【発明の詳細な説明】表面下の流れを利用した検定器
[発明の背景]
1.産業上の利用分野
一般的に、本発明は試料中の分析対象物を検出するための方法および器具に関
するものである。具体的には、本発明は毛管流路によって流体を反応性膜に急速
に移送するように設計した新規試験器具に関するものである。さらに、本発明は
、毛管流路を形成する新規な方法に関するものである。
2.関連技術
検定においては普通、生体流体または非生体流体中に存在しているかも知れな
い検定対象物質の有無や量を決定するのに、さまざまな分析手法および分析器具
が採用されている。こうした物質は普通、「分析対象物」という用語で呼ばれる
。ある分析対象物と特異的に結合する物質を利用できることが、結合検定の使用
に基づいた診断装置市場の急成長を生み出した。
結合検定には、抗体および抗原の免疫反応物に代表される特異的結合相手が組
み込まれており、ここで特異的結合対の片方の要素には、信号発生化合物が標識
として付けられている。例
えば結合検定においては、分析対象物を含んでいる疑いのある試料を、抗分析対
象物抗体すなわち標識試薬と混合し、それを免疫反応が起きるのに十分な時間に
わたって恒温槽に入れておくことができる。その後、この反応混合物を分析して
、その標識が分析対象物と標識試薬との複合体として会合している(標識試薬が
結合状態にある)か、あるいはその標識が分析対象物と複合体を形成しなかった
(標識試薬が遊離状態にある)かを検出する。その結果、これら化学種のいずれ
か一つにおける標識の有無または量を、試料中の分析対象物の有無または量と相
互に関連付けることができる。
固相検定法式(fomat)が、普通に使用されている検定技法である。数多くの
検定装置や検定手法があり、分析対象物の存在は、分析対象物が標識試薬や固定
化結合相手と結合することで知ることができる。固定化結合相手は、計量棒、試
験片、貫流パッド、紙、繊維マトリックス、その他適当な固相材料などの固相に
結合しているか、あるいは検定中に結合する。分析対象物と検定試薬との結合反
応、あるいは検定試薬どうしの結合反応の結果として、標識試薬は固相に固定化
されたものと、遊離したままのものとに配分される。試料中の分析対象物の有無
および量は、一般に標識試薬がどれほど固相物質に固定化されたかで知ることが
できる。
分析対象物を固定化し、検出するための貫流パッドは当技術分野で公知である
。たとえば、Tom等による米国特許第4,366,241号では、試料をそこに直接
塗布してそこで検定結果を検出する、免疫吸収帯を備えた吸収性帯片を開示して
いる。
特異的結合検定で試薬を含浸させた試験片を使用することも公知である。こう
した手法においては、試料を試験片の一部分に滴下し、放置して一面に泳動つま
り吸い取られるのを待つ。こうして、検出または測定したい分析対象物は、おそ
らく溶出液の助けを借りて、試験片を貫いて、または試験片に沿って通過するが
、この溶出液は試料そのものでもよいし、あるいは別途追加した溶液でもよい。
分析対象物は試験片上の捕獲ゾーン、つまり検出ゾーンへと泳動するが、そこで
は分析対象物または標識試薬との結合相手が固定化されている。検出ゾーン内で
分析対象物がどれほど結合するかは標識試薬を使って決定することができるが、
標識試薬もやはり試験片内に組み込んでおいてもよいし、あるいは別途滴下して
もよい。
初期の試験片器具が米国特許第4,361,537号にDeutsch等に
よって記載されている。一般にこの器具は毛管作用、すなわち吸い取り作用ある
いはクロマトグラフ作用によって溶液を輸送することのできる物質で構成されて
いる。試験片内の異なったエリアつまりゾーンは、分析対象物がそうしたゾーン
へと、あるいはそうしたゾーンを通過して輸送されたとき、検出可能な信号を生
み出すのに必要な試薬を含有している。この器具は化学検定にも結合検出にも適
しており、また分析対象物を試験片に沿って輸送するのに展開液を用いている。
従来の多孔マトリックスまたは吸収性マトリックス器具の短所として、試験片
物質を通過する試料の流速が遅いことなどがある。さらに、試料および移動試薬
は、反応部位を含んでいる吸収パッドまたは吸収層の端面へと導き、そこを通過
させている。このように薄められた試料注入法では、結果として信号の発生が小
さくなり、また信号発生速度も遅くなる。
検定器具はまた、管でも作られてきたが、そこでは毛管の中に固定化検定試薬
が入っており、この試薬が分析対象物を捕獲し、検出するためのゾーンを画定し
ている(Hibino等、米国特許4,690,907号)。一般に毛管を用いて、試験器具
内で使用される所定量の試料を集めている。
従来の毛管流路はガラス管から形成されている。しかしガラス管は通常、単純
な幾何学形状に限定される。ガラス管はまた割れることもあり、作業者にとって
生物学的安全障害となる。別の代表的毛管流路は、ダイス切断した材料を2枚の
フィルムの間に挟むことで作られており、流れ運動を促進する目的で、片方のフ
ィルムは一般に他方のフィルムより疎水性を高くしてある。この種の器具は、製
造中にダイス切断した中間層を置く必要があり、そうした制限から単純なただ一
本の流路形状に限定される。
ざらに別の従来形状においては、毛管流路は射出成形工程で形成されている。
この工程の大きな短所は試作品製造の費用である。別の短所は製造工程中にあり
、つまり製造法は個別部品の組み立てに限定されている。しかも、複数材料の使
用は構造と組み立てを複雑にしている。異質材料を異なった層として組み込むと
き、別々の部品を組み立て中にスポット処理しなければならない。例えば、部品
どうしを一つにまとめるには、接着剤のサンドイッチ層が必要となろう。あるい
は、材料どうしを超音波溶接または溶媒接着することもできるが、しかし製造上
の制限は残る。
[発明の概要]
本発明は使い捨て検定器具を用いて検定の能率向上を目指しており、その検定
器具は多孔物質を含み、多孔物質は毛管流路と液体が通じるようになっている。
具体的には、この毛管流路を中実の支持体と一緒に利用して、試料および検定試
薬を多孔材料の表面または内部に画定された反応部位へと直接導く。反応部位に
おける信号の出現が検定結果を知らせる。
本発明はまた、反応部位における信号の発生を強化するのにも適している。毛
管流路は流体を、多孔材料上に画定された反応部位の下の位置へと導くので、流
体は反応部位に到達するのに、従来の試験片器具のように多孔材料の端面を通過
する必要がない。試料を、多孔材料上の反応部位のすぐ下の位置に導くのが好ま
しい。多孔材料と接触すると、流体は反応部位を横断して通過するというより、
反応部位を放射状に通過する。
本発明の器具は、入口および出口を持った毛管流路から作られており、入口で
試料または試験溶液を受け取り、また出口は、固定化試薬を含んだ多孔支持体に
通じており、また試料または試験溶液をそこへと導くが、この固定化試薬は分析
対象物または補助特異結合相手または標識試薬に結合して検出可能な検定
結果を生み出す。出口ポートは多孔支持体中の固定化試薬の下に配置されている
。この検定器具にさらに標識試薬を含ませれば、その試薬を別途この器具に接触
させる必要はなくなり、また検定方法を自発遂行するようにできる。標識試薬は
毛管流路内に含ませてもよいし、あるいは毛管流路と流体が通じるような物質ま
たは手段の中に含ませてもよい。好ましい実施例において、試薬マトリックスは
、毛管流路に通じている液滴形成手段の中に含まれている。また検定キットも予
想され、そうした検定キットは検定の遂行に必要な一つ以上の試薬容器と一緒に
、表面下の流れを利用した検定器具を含んでいる。
本発明はまた、毛管流路を含んだ使い捨て検定器具の作製をも目指している。
毛管流路を作製する一つの方法では、印刷可能な物質を第1のフィルム層に塗布
し、それによって中央層および毛管流路の3面を形成するが、ここで印刷可能物
質は第1フィルム層に毛管流路の逆パターンとして付着させる。そうしてから第
2フィルム層を印刷可能物質の層つまり中央層の上面に接着し、それにより毛管
流路の4番目の面を形成する。
毛管流路を作製する代替方法では、対象流体をはじく印刷可能物質を、ある長
さの多孔材料に塗布し、それによって多孔材
料を含浸させ、ここで含浸しなかった領域が毛管流路の2つの側面を画定する。
次に第1および第2のフィルム層をこの多孔材料の上面と底面に接着し、それに
より毛管流路の上面と底面を形成する。
本発明はまた、複数試料の自動化診断で利用するように適応させることもでき
る。本発明のもう一つの目的は、複数の毛管流路と複数の反応部位を持った単一
の器具内で、ただ一つの試料に対して複数の感度の高い診断試験を同時に遂行す
ることのできる器具を提供することである。具体的には、本発明の検定器具は自
動化して使用することができ、そこで検定反応は最小の試料物質で速やかに遂行
でき、また監視できる。
[図面の簡単な説明]
第1図は本反応器具の一実施例の側面透視図である。
第2図は2層構造を示す本反応器具の側面透視図である。
第3図は3層構造を示す本反応器具の側面透視図である。第3a図は本発明の修
正実施例を表している。
第4図は印刷層構造を示す反応器具の端面から見た図である。
第5図は、中央層として部分的に含浸させた多孔材料を用いた多層構造を示す
反応器具の端面から見た図である。
第6図は3層構造を示す反応器具の端面から見た図である。
第7図は、導かれた流れが反応部位を貫流する増強検定器具の上面透視図であ
る。
第8図は吸収層を持った増強検定器具の側面透視図である。
第9図は直線流形式および半径流形式における予想クロマトグラフ流量を表し
ている。
好ましい実施例の詳細な説明
本発明の模範的実施例を第1図に一つ示す。器具(10)は本体(12)を含
み、その内部で毛管流路(18)が本体長さの少なくとも一部分に沿って伸びて
いる。毛管流路は、毛管作用によって流路を通して試料を輸送するのに適した大
きさおよび寸法を持っている。毛管流路は、試料を器具に導入するための入口(
14)を持っている。毛管流路は多孔支持体(20)と流体が通じるようになっ
ており、多孔支持体は固定化した特異結合物質(22)を含んでいる。毛管流路
は出口(16)を持ち、この出口は多孔支持体と流体が通じるようになっている
。多孔支持体の位置は、毛管流路の出口が固定化した特異結合物質の部位のすぐ
下に横たわるようにするのが好ましい。本発明の趣旨から、「すぐ下」とは毛管
流路から多孔支持体へと流れ
る流体が、多孔支持体の最大寸法の半分以下しか移動しないことを意味する。毛
管流路から多孔支持体へと流れる流体が、多孔支持体の最大寸法の四分の一以下
しか移動しなければさらに好ましい。
本発明のさまざまな実施例の説明を続ける前に、ここで用いられているいくつ
かの用語を定義しよう。
「試料」とは、分析対象物を含んでいると疑われる物質のことである。試料は
、採取源から入手したものをそのまま用いてもよいし、それの性質を修正するた
めに前処理した後で用いてもよい。試料は普通、生理的流体である。試料は、例
えば血液からの血漿調製、粘性流体の希釈、分析対象物の抽出など、使用前に前
処理を施してもよい。処理方法は濾過、蒸留、濃縮、妨害成分の不活性化、試薬
の添加を伴っていてもよい。生理的流体以外に、例えば水、食品など、別の液体
試料を用いて、診断検定と同様、環境検定や食品製造検定も遂行できる。さらに
、分析対象物を含んでいると疑われた固体試料でも、いったんそれを液体媒質の
形に、あるいは分析対象物を放出するように変更した後なら、試料として使用で
きる。
「特異的結合相手」とは、特異的結合対のうちの一要素を指
し、すなわち2種類の分子において、片方の分子が化学的または物理的手段によ
って第2の分子と特異的に結合するような結合相手のことである。抗原と抗体の
特異的結合対要素に加えて、他の模範的な特異的結合対は、ビオチンとアビジン
、炭水化物とレシチン、相補的ヌクレオチド系列、相補的ペプチド系列、奏効分
子と受容分子、酵素補足因子と酵素、酵素阻害物質と酵素、ペプチド系列と、そ
の系列またはタンパク質全部に対して特異な抗体、重合酸と重合塩基、染料とタ
ンパク質結合剤くペプチドと特異タンパク質結合剤(例えばリボヌクレアーゼ、
Sペプチド、リボヌクレアーゼSタンパク質)など、数限りなくある。さらに、
特異的結合対の中には、本来の特異的結合相手の類似体、例えば分析対象物類似
体、または組み換え技術または分子工学によって作った特異的結合相手なども含
めることができる。もし特異的結合相手が免疫反応物であれば、それは例えば抗
体、抗原、ハプテン、またはそれらの複合物であってもよいし、またもし抗体を
使用するならば、それはモノクロナール抗体またはポリクロナール抗体、組み換
えタンパク質または組み換え抗体、キメラ抗体、それらの混合物または分画、並
びに抗体と他の特異的結合相手との混合物であってもよい。こう
した抗体の調製の詳細、および抗体の特異的結合相手としての使用適性は専門家
にとって既知である。
「分析対象物」もしくは「問題としている分析対象物」とは、検出もしくは測
定したい化合物または組成のことであって、エピトープ(epitope)部位または
結合部位を少なくとも一つ持っている。分析対象物は、その分析対象物の特異的
結合相手が天然に産するか、あるいはその分析対象物の特異的結合相手が調製で
きるような物質であればどれでもよい。分析対象物として、毒素、有機化合物、
タンパク質、ペチプド、微生物、アミノ酸、核酸、ホルモン、ステロイド、ビタ
ミン、薬品(治療目的で投与したもの、並びに不法目的で投与したものを含む)
、そして上記物質のいずれかの代謝物質または抗体などがあるが、これらに限ら
れるわけではない。「分析対象物」という用語はまた、あらゆる抗原物質、ハプ
テン、抗体、巨大分子、およびそれらの組合せをも含んでいる。
「分析対象物類似体」とは、その分析対象物の特異的結合相手と交叉反応する
物質のことを指すが、ただし分析対象物自身が呈する交叉反応より程度が大きい
こともあれば、小さいこともある。分析対象物類似体として、それが少なくとも
一つのエ
ピトープ部位を、問題としている分析対象物と共通に持っている限りにおいて、
修飾した分析対象物、並びに分析対象物分子の断片部分または合成部分を含める
ことができる。分析対象物類似体の一例は、合成ペプチド系列のうちで、完全な
分子でできた分析対象物の少なくとも一つのエピトープを複製し、従って分析対
象物類似体がその分析対象物に特異的な結合相手と結合できるようなものである
。
「標識試薬」とは、特異的結合相手に付着させた検出可能な標識を含んでいる
物質のことを指す。付着は直接の、あるいは間接的な共有結合でも、非共有接合
でも構わないが、仕着方法は本発明にとってさして重要ではない。標識の存在に
よって標識試薬は、試料内の分析対象物の量と正比例あるいは逆比例の関係にあ
る検出可能な信号を生み出すことができる。標識試薬の特異的結合相手成分は、
分析対象物と直接結合するようにも、あるいは補助的な特異的結合要素を利用し
て分析対象物に間接的に結合するようにも選択できるが、これにっいてはこの後
でさらに詳しく説明する。あるいはその代わりに、特異的結合相手成分は固定化
した試薬に直接あるいは間接的に結合するように選択できる。標識試薬は試験器
具内に組み入れてもよいし、
試料と組み合わせて試験溶液を作ってもよいし、試料とは別に試験器具に添加し
てもよいし、あるいは固定化試薬部位のところに事前に沈着させておくか、また
は可逆的に固定化しておいてもよい。さらに、結合相手は適当な付着方法を利用
して検定の遂行前に標識付けしてもよいし、遂行中に標識付けしてもよい。
「標識」とは、視覚手段または計測手段によって検出可能な信号を生み出すこ
とのできるあらゆる物質を指す。本発明での使用に適した各種標識の中には、化
学的手段あるいは物理的手段を通じて信号を生み出すような標識が含まれている
。そうした標識として、酵素、酵素基質、色原体、触媒、蛍光化合物、化学発光
化合物、放射性標識、そして金などの金属コロイド粒子、セレンなどの非金属コ
ロイド粒子、または染色プラスチックなどの染色粒子または着色粒子、または染
色微生物、有機重合体ラテックス粒子およびリポゾーム、または肉眼で見ること
のできる物質を内包した小胞を含んだ肉眼標識などを含めることができる。視覚
的に検出可能な標識を標識試薬の標識成分として使用し、そうすることで試料中
の分析対象物の有無または量を肉眼で、または計測器によって読み取り、しかも
検出部位
のところに追加の信号発生成分を添加する必要がなければ有利である。
具体的にどの標識を選ぶかは本発明にとってさして重要ではないが、しかし標
識は、例えば視覚的に検出可能な着色重合体ラテックス粒子のように、それ自身
で検出可能な信号を発生させるか、あるいは蛍光化合物のように、計測器で検出
可能な信号を発生させることができるようなものである。標識は、例えば酵素と
基質から成る信号発生系のように、一つ以上の追加信号発生成分と一緒に検出さ
れることもある。標識成分を変更するか、標識試薬の特異的結合相手成分を変更
することで、種々さまざまな標識試薬を生成することができるが、専門家なら、
標識試薬の選択には、検出したい分析対象物と希望する検出手段とについての考
察が伴わなければならないことが理解されるであろう。
「信号発生成分」とは、自分以外の検定試薬または分析対象物と反応して、分
析対象物の有無を知らせ、しかも目視または計測手段によって検出できる反応生
成物または信号を生み出すことのできるあらゆる物質を指す。「信号発生系」と
は、ここでの用法では、希望する反応生成物または信号を生み出すのに
必要な検定試薬から成るグループを指す。一つ以上の信号発生成分を標識と反応
させて検出可能な信号を発生させてもよい。例えば標識が酵素であるとき、その
酵素を一つ以上の基質と、あるいは追加酵素および基質と反応させて検出可能な
反応生成物を生成させることで、検出可能信号の増幅が得られる。
「多孔支持体」とは、検定器具の反応部位を含んだあらゆる適当な多孔質の、
吸収力を持った、吸湿性のある等方性物質または毛管状物質を指す。天然材料、
合成材料、あるいは天然に産する材料を合成手段で修飾したものを多孔支持体と
して使用できるが、そのような.ものとして;紙、セルロース、および酢酸セル
ロースやニトロセルロース等のセルロース誘導体など、セルロース材料でできた
紙(繊維性のもの)または膜(微小孔のもの);ガラス繊維;天然に産する繊維
布(例えば綿)および合成繊維布(例えばナイロン);シリカゲル、寒天、デキ
ストラン、ゼラチンなどの多孔ゲル;多孔性繊維の基質;架橋デキストラン鎖な
ど、デンプンを基剤とする物質;セラミック材料;オレフィン材料、または、塩
化ポリビニール、ポリエチレン、酢酸ポリビニール、ポリアミド、ポリカーボネ
ート、ポリスチレン、酢酸ビニールと塩化ビニールとの共重合体、および
塩化ポリビニールとシリカとの組合せでできたフィルムをはじめとする熱可塑性
材料;その他がある。多孔材料は検出可能信号の発生を妨害してはならない。
「固定化試薬」とは、多孔支持体の一部分内、または一部分上に付着させて「
捕獲部位」つまり反応性膜を形成する特異的結合相手を指す。付着方法は本発明
にとって重要ではない。捕獲部位における信号発生の程度は、試料内の分析対象
物の量と関係付けられる。固定化試薬は分析対象物または標識試薬(またはそれ
らの複合体と結合するように選択される。好ましい実施例では、固定化試薬は分
析対象物と結合してサンドイッチ状の複合体を完成する。これに競合する検定形
式も専門家にとっては明白であろう。固定化試薬は、分析対象物と直接結合する
ように選んでもよいし、あるいはそれ自身が分析対象物と結合するような補助的
な特異的結合相手を介して間接的に結合するように選んでもよい。さらに固定化
試薬は、適当な付着方法を用いて直接的に、あるいは間接的に、検定の実施前に
、あるいは実施中に固相に固定化してもよい。
一般に本発明の捕獲部位は、多孔支持体の中で、固定化試薬と分析対象物との
特異的結合反応が、区切られた部位の中に局
所化され、そこに集中するように区切られ、確定された部分である。このような
局所化は、多孔支持体の他の部分と対照を成して捕獲部位に固定化された標識の
検出を容易にする。この区切られた部位は、一般には多孔支持体の50%未満で
あるが、好ましくは多孔支持体の25%未満である。固定化試薬は、浸漬、ペン
での書き込み、毛管を通した定量吐出によって、あるいは試薬のジェットプリン
ティングなど、適当であれば、どのような定量吐出技術の利用を通じて塗布して
もよい。しかも、捕獲部位に例えば染料で印を付けることで、たとえその部位に
固定化された標識が存在しないときでも、多孔支持体上の捕獲部位の位置を目視
で、または計測器で決定できるようにすることができる。
所定量の信号発生成分と補助的試薬とを検定器具内に組み入れておき、それに
よって追加の観察記録段階や試薬添加の必要を避けることができる。こうして、
2つ以上の試薬を多孔支持体内に固定化しておくこともまた本発明の範囲内にあ
る。例えば酵素/基質信号発生系の中で検出可能な反応生成物が拡散するのを遅
くする、または防ぐには、基質を公知の方法によって多孔支持体に直接付着させ
ることで固定化してもよいし、ある
いは多孔支持体内または多孔支持体上に沈着させておいた不溶性の微粒子に基質
を共有結合させることで固定化することもできる。
固定化試薬は多孔支持体内または多孔支持体上のただ一つの捕獲部位つまり検
出部位に用意しておいてもよいし、複数の部位に用意しておいてもよい。固定化
試薬はまた、さまざまな形態で用意することで、異なった検出形式または測定形
式をもたらすことができる。あるいはまた、固定化試薬を多孔支持体の広い部分
にわたって、実質上均一に分配して捕獲部位を形成してもよい。
「補助的な特異的結合要素」とは、特異的結合対のうち、標識試薬または固定
化試薬の特異的結合相手のほかに、検定において使用されるあらゆる要素を指す
。一つ以上の補助的な特異的結合要素を検定に用いてもよい。例えば、分析対象
物自身が標識試薬と直接結合できない場合には、補助的な特異的結合要素を用い
て標識試薬を分析対象物に結合させることがある。補助的な特異的結合要素は検
定器具内に組み入れてもよいし、あるいは別個の試薬溶液として検定器具に添加
してもよい。
第1図に示した検定器具において、毛管流路の出口は多孔支
持体と直接接触し、また固定化した特異的結合相手の反応部位の下に位置してい
る。出口と多孔支持体とが直接接していることは本発明にとってさほど重要では
ない。2つの構成部品が十分に接近しており、毛管流路内の流体が出口から多孔
支持体へと移動するようであれば十分である。また出口を反応部位のすぐ下に位
置させることもさして重要ではない。しかし毛管流路の出口が反応部位に近いほ
ど、試料や検定試薬が移動しなければならない距離が小さくなることは直ちに理
解されるであろう。
検定試薬、例えば標識付けした特異的結合相手などは、試料と混合してもよい
し、順番に試験器具と接触させてもよいし、あるいは毛管流路の中に含ませてお
いてもよい。例えば、標識試薬を毛管流路内に事前に沈着させておき、試料との
接触によって標識試薬が可動となり、またそれが多孔支持体上の反応部位まで輸
送されるようにしてもよい。これは凝集検定器具とは区別すべきであり、凝集検
定においては、検定試薬と試料中の分析対象物とが反応して、その結果として凝
集し、また毛管空隙内の流体の流れを減少または停止させる反応生成物が形成さ
れる。
本発明の第2の実施例を第2図に示す。器具(10)は全体
が本体(12)から成り、本体は第1の表面(6)と、それに平行な第2の表面
(8)から作られ、それの片方または両方に溝を付け、またはスペーサで分離し
、または別の仕方で、これらの表面を重ね合わせて接合したとき、毛管流路(1
8)が形成されるようになっている。毛管流路は試料および可溶性検定試薬を毛
管作用によって流路を通して輸送するのに適した大きさおよび寸法を持っている
。2表面は、超音波溶接、溶媒溶接、および接着をはじめとし、しかしこれらに
限定されず、任意の適当な手段によって接合して構わない。接着法では、接着剤
を印刷手段によって塗布してもよい。
第3図は本発明のさらに別の実施例を示している。この実施例は、接着された
状態において、第1層つまり最下層(22)と、第2層つまり中間層(24)と
、第3層つまり最上層(24)を持ち、第1層(22)は湿潤性を有するが、し
かし液体を浸透させず、第2層(24)は第1層(22)と平行で、その上に横
たわり、第3層(26)は上部で、液体を浸透させず、また好ましくは湿潤性を
持たず、また第2層(24)と平行で、その上に横たわっている。第3層(26
)は透明なポリカーボネートフィルムのような透明材料で作ることができ、従
ってこの層はまた、毛管流路を観察するための窓、つまり目視エリアとしも役立
っことができる。第2層(24)は第1層(22)と第3層(26)の間に挟ま
り、それらに接着されている。例えばこの3層は、第2層(24)の両面に接着
剤を塗布し、第1層(22)の上面と、第3層(26)の下面とを向かい合わせ
て接着する。普通、第2層(24)は、その厚みを貫く位置に切れ目を持つよう
にダイス切断または事前成形しておき、それによって第1層(22)および第3
層(26)と共同して毛管流路(18)の各壁を画定する。こうして、第1層、
第2層、第3層を一つに積層したとき、第1層と第3層のそれぞれの一部分は毛
管流路のそれぞれ床と屋根として役立ち、第2層(24)の切れ目の両壁の一部
は毛管流路の両壁を画定する。
第3図に示した器具はまた、第3層(26)内にオプションの縦穴画定手段(
2)を含んでいてもよい。縦穴画定手段は、試料を受け取るための領域を画定す
るように位置しており、また毛管流路との間で流体の流れが通じている。縦穴の
底面は、第1層(22)の対応する円形部分から形成される。
好ましい実施例において、本発明の器具は、毛管流路との間
で流体の流れが通じている試料滴下パッドを含んでいる。滴下パッドは試料や試
薬を器具に滴下するのを容易にし、またオプションとして、標識付けした結合相
手などの試薬を一つ以上含有させることもできる。試料を滴下パッドに加えるこ
とは、検定試薬を滴下パッドから溶出させるのに役立ち、試料と試薬との混合物
が滴下パッドの底面から現れる。この器具はさらに、滴下パッドと毛管流路との
間に位置する縦穴を含み、滴下パッドから出された試験溶液が毛管流路内へと移
動する前に、縦穴を実質上満たすようにしてもよい。滴下パッドは単一材料から
こしらえてもよいし、複数の層からこしらえてもよい。多層滴下パッドを使用す
ると、たとえ試薬どうしが長期の保存に対して互いに適合していなくても、複数
の検定試薬を含ませることが可能となり、また試料に試薬を複数回に分けて添加
することも可能となる。また滴下パッド材料または滴下パッド材料の層は、濾過
機能をもたらすように選択してもよい。
第3a図は、器具が液滴形成手段(50)を含んでいるような代替実施例を示
すが、この液滴形成手段は標識試薬を含有した滴下パッド(55)を保持してい
る。試料を液滴形成手段に接触させることで、標識試薬が滴下パッドから放出さ
れ、滴下
パッドの底面に液滴を形成する。液滴形成手段は毛管流路の上方に位置し、液滴
が滴下パッドから滴下されると、毛管流路に送り込まれるようになっている。こ
のオプションとしての変更はさらなる利点をもたらす。試薬を含有した滴下パッ
ドに流体つまり試料を加えることは、溶出した試薬の塊を毛管流路に送り込むの
に役立つ。こうして、毛管流路に入る最初の流体混合物は溶出した試薬の大きな
部分を含有し、後続の流体はそれより少ない試薬を含有している。試薬が標識試
薬であるとき、このことは多孔支持体上の反応部位に送り込まれた最初の流体が
、標識試薬の最大部分を含有していることを意味する。後続の流体はそれより少
量の検定試薬を含み、それにより反応部位から未反応試薬を流し去るのを増進す
る。本発明のこの除去作用つまり洗浄作用は、反応部位で発生する信号の安定化
を助け、また反応部位の周囲領域における背景信号の出現に由来する妨害を減少
させる。
さらに別の実施例では、第4図に示すとおり、毛管流路(18)の両側面(2
4)は印刷可能な物質で形成され、この物質は不溶性であり、また好ましくは、
液体の浸透を許さない第1の層(22)を、液体の浸透を許さない第3の層(2
6)
に接着するのを補助する。この物質を第1層または第3層のどちらかに塗布し、
そうしてから積層すべきそれぞれ第3層または第1層を被せることで両側面に蓋
をし、それによって毛管流路(18)を画定する。
第1層(裏面に積層すべき層)は、シートまたはロールの形で供給される柔軟
なプラスチックフィルムまたはプラスチック被覆フィルムであってよい。このフ
ィルムはまた、例えば不透明度や生物分解性など、顕著な性質を持つように選択
することも、あるいは、例えば疎水性、親水性、選択的生体適合性など特定の性
質を持っように処理することもできーる。フィルムはポリエステル、ポリカーボ
ネート、その他のフィルム材料など、ここに挙げたものに限らず、さまざまな材
料のなかから選ぶことができる。さらに、毛管流路の表面または表面の一部をス
ポット処理して、希望する性質を生み出し、または増強させることもできる。例
えば、毛管流路の一部分を疎水性物質でスポット処理して、流路のその部分を通
過する流れの速度を遅くすることもできる。適当なフィルム材料として、例えば
Mylar(登録商標)フィルム(DuPont社、Wilminglon,DE)およびポリエステル
フィルム(Melinex(登録商標)フィルム、ICIフィル
ム社、Wilmington,DE)などが挙げられるが、これらに限られるわけではない。
適当なフィルム材料として、下記の性質または特性を持った材料が挙げられる。フィルムの性質
代表例 範囲
厚み: 0.002インチ 0.0002〜6.0インチ
柔軟性: 30,500 psiの張力 あらゆる柔軟性材料お
よび剛性材料
光学的性質: 不透明な白 透明、不透明、反射性、
金属光沢、または表面
処理
材料: ポリエステル あらゆるプラスチック、
ガラス、金属、または
それらの組合せ
第2層(中心層つまりサンドイッチ状に挟まれた層)は、公知のスクリーン印
刷法など、印刷技術を用いて塗布するのが便利である。しかし第2層は、毛管流
路の厚み、位置合わせ、または形状制限に関して希望する設計許容差を達成でき
る適当な印刷法であれば、どのような方法で塗布し、または堆積させてもよい。
毛管流路寸法は、希望する流体送出特性およびタイミ
ング特性を達成するように選択するが、こうした特性は、分析対象物、使用する
試料、保温要件および反応要件、およびその他の検定パラメータに基づいて器具
ごとに異なることがあることが専門家には理解されよう。第2層は接着剤、イン
ク、電気絶縁材料など、印刷に適し、しかも毛管流路の希望する厚み、つまり高
さをもたらすのに適した材料であれば、どの材料を印刷してもよい。第2層は接
着剤から形成できるのが好ましい。感圧接着剤からならばさらに好ましい。感圧
接着剤は一般に重合体調製物から成り、また通常、ビニールまたはアクリルを基
剤としている(例えばUVC 8201、UVC 8200、ML 25-184;Acheson Colloids
社、Port Huron,MI)。適当な感圧接着剤として、UVC 8201ポリエステルフィ
ルムに類似した性質を持った材料が挙げられるが、しかしこれに限るわけではな
い。
接着剤の性質 代表例 範囲
固形分: 100%固体 20%〜100%
密度: 8.48 lbs./gal. 5.4〜13.4 lbs./gal.
粘度: 1700〜2000 cps, 100〜750,000 cps.
色: 透明 あらゆる色
硬化: 紫外線(U,V.) 放置乾燥、加熱乾燥、
紫外線、溶媒の蒸発、
架橋
材料: アクリル酸ウレタン あらゆる接着剤- -ア
クリル、エポキシ、ビ
ニール、導電性、非導
電性
被覆力: 1ミル厚みで 任意- -希望するフィ
1600 sq,ft./gal ルム厚みをを満たすも
の
接着力 :2 lbs./in. 0.25〜100 lbs./in.
(90度剥離試験)
印刷後の :1〜5ミル 2〜10ミル
フィルム厚み
印刷材料は、最上層と最下層を積層するのに適当な接着性を持つように、また
毛管流路を通した流体の移動を促進するのに適当な親水特性を持つように選択で
きる。あるいはその代わりに、印刷材料は毛管流路の一部分内で流体の流れを阻
止または妨害するのに適当な疎水特性を持つよう選択し、それによって
器具を通る流体の流量を制御することもできる。
感圧接着剤は毛管流路の逆パターンとなるように塗布され、印刷された領域が
中間層の厚みを画定し、また印刷されなかった領域が、積層される第1層と第2
層の間の間隙を形成し、それにより毛管流路の側面を画定する。感圧接着剤は標
準的なスクリーン印刷装置(例えば在MA州 Burlington,deHaart社の平台ス
クリーン印刷機)を使って塗布できる。第2層は、1回の印刷動作で0.0002イン
チから0.010インチまでの範囲の厚みに塗布するのが普通である。しかしこの層
は、複数回の印刷で達成されるならば、どのような希望厚みを持つようにも形成
することができる。通常この層は、0.100インチの最終厚みを超えることはない
。
塗布したのち、感圧接着剤を硬化させる。例えば感圧接着剤は、1インチ当た
り約200ワットの紫外線、または別の電力定格であっても、重合体に架橋を生
じさせ、厚み、接着力、およびタックなど、希望する膜の性質を達成するならば
、どのような強度の紫外線を用いて硬化させてもよい。器具組立てまでの取り扱
いのために、印刷した接着剤の上に離型紙を被せてもよいが、ただし組立てを硬
化直後に行うこともできる。従来の
製作方法では、ダイス切断したフィルムには両面に接着剤が塗ってあり、組立て
の前に離型紙を2枚剥がさなければならず、組立てはより面倒であった。本発明
では、印刷感圧接着剤の中間層を基層フィルムまたは裏面フィルムの片面に直接
塗布するので、取扱い作業が回避できる。
第3層(基層)は、積層する第1の層と同じフィルム材料から選択できる。し
かし希望する流体の流れ特性、または希望する毛管流路の設計に関する別の性質
を満たすために、異なった材料を用いてもよい。プラスチックフィルムまたはプ
ラスチック被覆フィルムを、不透明度および湿潤性という性質で選択し(例えば
プラスチックを被覆した板紙150HT,Daubert社、Dixon,IL;Vistex PCポリエス
テルフィルム、Film Specialties社、Whitehouse,NJ)、これをロールの形で受
け取り、巻取り紙積層法あるいは公知の標準的加工技術を使って、印刷した中間
層に被せた。圧力を加えて裏面層および基層を感圧接着剤の中間層に結合させ、
それにより毛管流路の上面と底面を形成した。基層フィルムには、切れ目を入れ
たり、ダイス穿孔したり、レーザ切断することで固定穴を空けたり、あるいは毛
管流路の入口ポートおよび出口ポートなど、希望する設計
の特徴を生み出すことができる。第3のフィルム層は第1層と同じく、疎水性、
親水性、選択的生体適合性など、特定の性質を持つように処理することができる
。層全体を処理してもよいし、あるいは層のうち、少なくとも毛管流路を形成す
る部分を処理してもよい。こうした処理材料もまた、印刷技術によって塗布する
のが有利である。
さらに別の実施例では、第5図に示すように、第2層(24)は多孔質つまり
液体吸収材料でできており、これに選択的に撥水性インク等の物質を、その厚み
全体にわたって含浸させ、含浸領域(30)と非含浸領域(18)を形成する。
多孔材料でできた中間層が、積層した最上層と最下層の間に挟まれた間隙の厚み
を確定し、また多孔材料の含浸領域が毛管流路(18)の側壁を画定する。非含
浸領域は液体吸収性を持ったままであるが、含浸領域は液体の浸透を許さなくな
るので、非含浸領域は、毛管作用によって流体を通過させるための中実の毛管流
路を画定する。こうして非含浸領域は、入口ポートおよび出口ポートと一緒に、
この器具を通して試験溶液を上に横たわっている多孔支持体まで導くための手段
として役立つ。
多孔質の第2層つまり中間層は、あらゆる適当な多孔媒体で
作ることができるが、この多孔媒体には多孔支持体材料と類似した性質を持たせ
るのが普通である。模範的多孔媒体は通常の濾紙(Whatman社、UK)またはSchle
icher & Schuell社の410番、Keene,NH)。この多孔媒体に、公知の装置および
印刷技術を使って感圧接着剤またはインクを印刷するのが一般的である。印刷パ
ターンは毛管流路を画定する。なぜなら感圧接着剤またはインクは、流体の流れ
が多孔媒体の印刷部分を通るのを阻止するからである。多孔媒体への印刷に感圧
接着剤を使用することは、積層すべき基層または裏面層を被せるための接着性を
もたらすという付加的な利点もある。従来の器具組立て方法では、多孔媒体を短
冊形に何片か切り出し、それを裏面層と基層との間に挟まなければならなかった
。本方法では、印刷済み多孔材料のロールを巻取り紙工程に簡単に組み込み、そ
れにより複雑で費用のかかるピンセット作業を排除する。印刷可能なインクを、
検定試薬を含有するように調製し、印刷された物質の上を試料が通過するにつれ
て、その検定試薬が印刷層から放出されるようにすることもできる。毛管流路内
の多孔媒体の濾過能力を検定観察記録の中で利用できれば有利である。さらに、
毛管流路内の多孔媒体の異なった部分を処理して、その
媒体の輸送特性を持ったフィルタを変更することもできる。その上、毛管流路内
の多孔媒体の異なった部分を処理して、一つ以上の検定試薬ゾーンを含むように
し、輸送流体と接触すると直ちに、そこから試薬が放出されるようにできる。
毛管流路を画定するのに印刷可能な媒体を使用することはまた、毛管流路の幾
何学形状や可変厚みといった点で無制限の設計機会をもたらし、そしてこれらの
特性は、検定を実施する速度を制御するのに利用できる。それに加えて、これは
付加的な層材料や材料取扱い作業の必要を排除することで器具製造を簡素化し、
それでいてバッチ製造手順を向上させる。感圧接着剤およびインク材料の塗布は
、輪転または平台スクリーン印刷、フレキソ印刷、石版印刷、凸版印刷、輪転グ
ラビア印刷、インクジェット印刷をはじめとし、しかしこれらに限らず、あらゆ
る適当な方法で実行できる。この検定器具はバッチ方式で印刷してもよいし(1
回に1枚、柔軟フィルム材料または剛性フィルム材料)、あるいは巻取り紙加工
法でロールの形で(主として柔軟フィルム材料)印刷してもよい。印刷工程は標
準的装置で実施できる。模範的工程が、R.H,Leach著「The Printing Ink Manu
al」、P.J.HolmesおよびR.G.Loasby著「Handbook
of Thick Film Technology」、あるいはCharlesA Harper著「Handbook of Thick
Film Microcircuits」内に記載されている。印刷機の設定は公知の標準パラメ
ータおよび標準工程の範囲内とするか、あるいは該当する使用説明書または上記
教本に記載されたとおりとする。また代表的なインクの特性も記載されているが
、本発明の目的からすれば、適当なインクの諸特性は、印刷可能な感圧接着剤の
諸特性と類似している。
さらに別の実施例では、第6図に示すとおり、毛管流路の側面はフィルム材料
でできた中実の中間層つまり中核層(24)によって画定され、この中間層は2
層の適当な接着材料(28)を用いて第1層(22)と第3層(26)との間に
積層されている。中間層はその表面に、その厚みの途中までの、または厚みを貫
通する切れ目を持っており、第1層や第3層と組み合わせて毛管流路(18)が
形成されている。接着材料はまた、中間層内の切れ目を避けるようにダイス切断
または印刷することもでき、その場合、接着材料は毛管流路の一部を形成しない
。
この器具のオプションとしての変更において、多孔支持体ののうちで、固定化
試薬の周囲の領域を少なくとも部分的に圧縮してもよい。第7図は、ニトロセル
ロース材料(20)を固定
化試薬部位(22)の周囲の領域において圧縮しておき、多孔支持体および反応
部位を通る流体の流れを導くのを補助しているような実施例を示している。
別の実施例では、この器具に、多孔支持体に接触させた付加的吸収材料を含め
ることができる。第8図は、吸収層(30)を含んだ器具を代表する実施例を示
しており、この吸収層は多孔支持体(20)上の反応部位(22)を取り囲んで
いる。吸収材料は、器具の液体保持容量を高めるのに役立つので、体積の大きな
試料または試薬を使用できる。
本発明による器具の本体は、プラスチック材料など、濡れにくい材料で形成す
ることも、あるいは多孔材料など、濡れやすい材料で形成することもできるが、
その場合には少なくとも一部分を濡れにくくしておく。毛管流路は一般に約0.5
から約6.0インチまで、好ましくは約0.5から約2.0インチまでの全長を持ってい
る。器具の構造配置は一般に、検定を遂行するのに約50から約1000マイクロリ
ットルの試料が使用できるように設計する。約100から500マイクロリット
ルの試料を使用するように器具を設計するのが好ましい。専門家なら、この設計
は試料の使用量に関して、希望する検定の遂行に要する
量を用意する必要に応じて最適化されることが理解されよう。毛管流路は、そう
した試料を毛管流路の入口から毛管流路の出口まで輸送するのに適した直径を持
つ。
試料は表面下の毛管流路を通って多孔支持体内の反応ゾーンに導入される。表
面下の毛管流路は、単位体積の試料を滴下する場合、多孔支持体の同じ表面積を
濡らすのに要する時間を減少させる。試料および検定試薬は反応部位へと直接送
り出されるので、試料は初めに多孔支持体の反応部位以外の部分を通過する必要
がない。この有利な結論はD′Arcy方程式によって記述される。
D′Arcy方程式は流量を次のように表現する。
h2=kt
ここでh=クロマトグラフ流れの距離
k=流れ定数
t=時間
A1が細長い短冊形の多孔支持体の面積(A1=h1×w1)に等しく、またA2
具に滴下された単位体積の試料は第9図に示したように流れる
であろう。直線状に単位体積を吸い取るほうが、放射状に単位体積を吸い取るの
より大幅に遅い。
本発明はまた、ごく少量の試料、例えば一滴の試料しか使用しなくても、複数
の検定を同時に遂行する能力をもたらす。そうした器具は、組み立てた状態にお
いて複数の毛管流路を持っている。この器具は、各毛管流路の入口に通じている
試料滴下手段を含んでいる。それぞれの流路の出口は一つの多孔支持体に通じて
いる。個々の多孔支持体は、一つの分析対象物を検出するのに適した特異的結合
相手で選択的に含浸されている。流路の数は、本発明の複数流路器具の製作にと
ってさして重要ではない。あるいはその代わりに、一本の毛管流路に複数の出口
を持たせ、異なった出口が単一の多孔支持体の異なった部分の下に位置し、その
多孔支持体の異なった部分が、異なった検定のための固定化結合相手を含むよう
にしてもよい。
本発明の検定器具は、毛管流路との間で液体が通じている多孔支持体を含んで
おり、この支持体は普通、毛管流路の出口に隣接して位置し、また通常はそれと
直接接触している。しかしこの器具は、毛管流路と多孔支持体との間に追加ゾー
ンまたは追加層を含んでいてもよいことが発見されている。このような
ゾーンは、毛管流路と多孔支持体との間の流量をさらに制御するのに利用しても
よいし、補助的検定試薬を含有させてもよいし、あるいは試料妨害物が多孔支持
体へと輸送されるのを防止または抑止するのに利用してもよい。
オプションとして、流路の床と屋根との間の空隙を液体の流れ方向に沿って徐
々に大きくすることで、毛管流路の単位面積当たりの流量を流れの全体方向に沿
って徐々に減少させることができる。例えば、流路の屋根を徐々に上向きに反ら
せたり、流路の床を徐々に下向きに反らせたりすることで、流量を減らすことが
できる。
本発明の代替実施例において、標識試薬は毛管流路の内部に位置し、そこに試
薬ゾーンを形成している。試料が毛管流路の一端に導入されたとき、試料と標識
試薬が組み合わさって試験溶液を形成する。この試験試薬が流路を通って輸送さ
れる。毛管流路を通る液体の流量は、流路の終端に位置する多孔支持体によって
も、少なくとも部分的に制御することができる。紙などの多孔材料は、流体の流
量制御手段として利用でき、流路の内部をポリビニールピロリドン(PVP)な
どの水溶性物質によって被覆するよりも、製造の面でも、性能の面でも有利であ
ることが見いだされている。
あらゆる種類の特異的結合検定に対し、本発明に従って作製した器具で対応す
ることができる。さらに、すべての必要な検定試薬を器具自体の中に含めておけ
ば、いったん器具に試料を加えてしまえば、その検定を本質的に自己遂行するよ
うにできる。例えば、製造中に(標識試薬などの)可溶性試薬を毛管流路内で乾
燥させておき、試料と接触すると溶解する。別の例では、毛管流路自体の中に置
かれた可溶性マトリックスまたは多孔マトリックスによって標識試薬を封じ込め
ることもできる。希薄な物質を放出することのできる適当なマトリックスは公知
であり、そうしたものとして、紙、スポンジ、ガラス繊維材料などが挙げられる
が、これらに限られるわけではない。さらに別の実施例において、流路内に置か
れた溶液中に試薬を分散させることができる。
本発明の反応器具は極めて小サイズであり、複数個の器具を迅速に、また便利
に取り扱えることも有利である。そこで、自動装置に検定器具を搭載しておけば
、自動装置の割出し台が回転し、個々の反応部位の検定結果を順次調べ、この情
報を将来引き出すために記録することができる。器具の寸法が小さいこ
とはまた、試料および試薬の高い使用効率をもたらす。本発明はまた、本器具を
、例えば試料緩衝溶液または試料抽出溶液など、本器具そのものの中には組み込
まれていない検定試薬の容器と組み合わせて採用した診断キットをもたらす。
例
下記の例は、本発明の実施例をさらに説明するために記載したものであり、本
発明の範囲に対する制限と解釈してはならない。
例1
第3図に示すように、使い捨て器具を、湿潤性の基層(22)(7ミル、ハイ
ドロマー処理したポリエステル;FilmSpecialties社、Whitehouse,NJ)と、ダ
イス切断した粘着性を持った中核層(24)(3ミル、両面接着剤被覆ポリエス
テルフィルム;Adhesive Research社、Glen Rock,PA)と、レーザ加工した非湿
潤性の粘着性を持ったラミネート層(26)(3ミル、片面接着剤被覆ポリエス
テルフィルム;Adhesive Research社)と、微小孔を有するニトロセルロースパ
ッド(20)(孔径5ミクロン;Schleicher & Schuell社、Keene,NH)から作
製した。湿潤性の基層と、ダイス切断した中核層と、レーザ加工したラ
ミネートとを組み立てて、一端に入口(2)を持ち、他端に小さな出口(16)
をもった表面下の毛管流路を形成した。ニトロセルロース膜を出口の上に積層し
て試料が毛管流路(18)から膜の中心に一定量吐き出されるようにし、こうし
て膜の縁から直線状のクロマトグラフ現象が起こるのを回避した。
例2ヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)検定
使い捨て器具を、実質上例1の記述に従って作製した。アンチベータhCG抗
体をニトロセルロースパッドの中心に加えたが、その中心にはプラス(+)パタ
ーンがあり、その2本の棒はレーザ加工したラミネート内の出口の上で交差して
いる。片方の棒にはhCGを含ませ、これがhCG陰性試料に対する陽性対照の
役目を果たした。アンチアルファhCG抗体およびタンパク質安定剤をセレン粒
子(180 nm)に吸収させて、このサンドイッチ検定のための標識試薬を用意した
。
ガラス繊維板(Lydall社、Rochesler,NH)をセレン共役溶液中に漬け、つぎ
にこの材料を乾燥トンネルを通過させることにより乾燥したセレン共役物パッド
を調製した。この材料から円板(直径約0.023インチ)をパンチングで取り出し
、それを
図3aに示すように、金型成形した液滴形成手段内に保持した。
緩衝液っまり尿を含んだhCG試料(250から400マイクロリットル)を、この
組立て品に加えた。液滴形成手段を流路の上方に保持し、垂れ下がった液滴を一
滴形成させると、ひと塊のセレン共役物が流路に放出された。液滴は毛管の入口
の上に落ち、毛管流路を満たし、ニトロセルロースパッドまで、固定化試薬の中
心(+)のすぐ下にある毛管の出口を通って輸送された。溶液が固定化試薬部位
を通って、そこから放射状に360度に広がって輸送されたとき、もしhCGが
試料内に存在すれば反応部位においてプラス(+)の形に可視信号が形成され、
またhCGが存在しなければマイナス(−)の形に形成される。連鎖球菌(Strep)A検定
使い捨て器具を、実質上例1の記述に従って作製した。抗連鎖球菌A抗体をニ
トロセルロースパッドの中心に加えたが、中心にはプラス(+)パターンがあり
、2本の棒はレーザ加工したラミネート内の吸上げ穴の上で交差している。片方
の棒に、抗連鎖球菌A抗体によって確認された免疫決定素を含有するタンパク質
を含ませ、これが連鎖球菌A陰性試料に対する陽性対
照物としての役目を果たした。抗連鎖球菌Aポリクロナール抗体をタンパク質安
定剤と一緒にセレン粒子(180 nm)に吸収させ、これがサンドイッチ検定のため
の標識試薬の役目を果たした。
乾燥セレン共役物パッドと液滴形成手段を上記のように作製した。試料を加え
ると、もし連鎖球菌A免疫決定素が試料内に存在すれば反応部位にプラス(+)
の形に信号が出現し、またもし連鎖球菌A免疫決定素が存在しなければ、マイナ
ス(−)の形に現れる。結果
本発明の器具に試料を滴下したとき、試料がニトロセルロースパッドと接触す
る平均時間は5から10秒であった。試料のhCG濃度によっては、信号は30
〜40秒(250 mIU/ml)経ってから、あるいは5〜25 m1U/mlの試料濃度に対し
ては1分から3分の間にプラス(+)として見ることができた。同様の結果が、
試料中の高レベルおよび低レベルの連鎖球菌A免疫決定素に対しても見いだされ
た。専門家であれば、これらの反応時間は試薬の最適化を通じてさらに修正でき
ることが理解されよう。本技術の新規な、そして予期しない一面は、共役物パッ
ドから出てくる標識試薬は、液滴形成手段から毛管流路に送り込まれる最初の液
滴に集中することである。共役物の50%以上が、最初に形成された液滴に集中
するのが普通である。共役物の70%以上が、最初に形成された液滴に集中する
のが好ましい。もっとも好ましい形態では、共役物の90%以上が最初に形成さ
れる液滴に集中する。このとき固定化試薬は、試料と一緒に送り出されるひと塊
の標識試薬にさらされるが、後続の試料が試験器具を通過する際、未反応標識試
薬は反応ゾーンから流れ去る。こうして、固定化した反応部位の背景視野はピン
クから白に変わり、固定化した信号は赤のままなので、結果として生じる信号は
強化される。
例3
使い捨て器具を、湿潤性の基層(7ミル、ハイドロマー処理したポリエステル
:Hydromer社)と、ダイス切断した粘着性を有する中核層(3ミル、両面接着剤
被覆ポリエステルフィルム;Adhesives Research社)と、印刷した濾紙でできた
最上層(S&Sグレード410)から作製した。濾紙層の印刷部分に穴を空け、
これを試料注入手段とした。湿潤性の基層と、ダイス切断した中核層と、印刷し
た濾紙の最上層とを組み立てて毛管流
路を形成し、この毛管流路は濾紙の最上層の中で、インクの乗っていないところ
に試料吸上げ穴を持っていた。流路の印刷パターンにより、試料が所定の点まで
流路を満たすようにした。最上層の印刷パターンは、溶液が流路内を移動し、ま
た濾紙最上層の濡れやすい、インクの乗っていない部分に付着させておいた試薬
と反応するのを可能にした。
例4グルコース試験
グルコース試験器具を、例3で述べたとおりの使い捨て器具と、酵素グルコー
ス決定のための検定試薬とを用いて作製した。発色試薬は4−クロロナフトール
であり、これを25 mg/mlアセトン溶液として濾紙に斑点を付けてから放置乾燥さ
せた。次に燐酸緩衝液中のグルコースオキシダーゼの溶液と、セイヨウワサビペ
ルオキシダーゼ(Sigma社;St.Louis,MO)の溶液とで濾紙上の、乾燥させた4
−クロロナフトールを含有する湿潤性の領域に斑点を付けた。グルコースオキシ
ダーゼの濃度は、発色反応がそれぞれの湿潤性の領域間で異なった速度で進行す
るように選んだ。グルコースを含有する緩衝液を注入穴に加えることで試験を開
始した。結果
試料を加えると直ちに、流体は毛管作用によってすべての濡れやすい領域を通
って流れ、発色が始まった。光透過装置を使って速度を監視した。それぞれの濡
れやすい領域を独立に監視した。
例5
例3および例4に述べたような使い捨て器具および試薬を使用してグルコース
試験器具を作った。湿潤性の基層には、毛管流路の床部分に疎水性インクのパタ
ーンを印刷しておいた。グルコースを含有する緩衝液を加えると、流路はその流
路の疎水性インクの部分まで満たされた。この器具を、器具の中心にある穴を通
して回転手段(例えばDremelツール)に取り付けた。器具に遠心力を加えると、
試料はその力によって疎水性流路部分を越え、流路の保持領域に入った。遠心力
を解除すると、溶液は流路を上に移動し試薬領域に入り、そこでグルコース決定
反応が始まった。
緩衝グルコース溶液について上で述べたように、全血試料を試料吸上げ穴に加
えることで、器具内で血液分離を実施した。遠心力を加えると、血球が分離して
、疎水性流路部分を越えて
流路の底に移動した。遠心力を解除すると、血漿が密集した血球から離れて上澄
みとなり、上に移動しで試験の試薬部分に入り、そこでグルコース決定反応が始
まった。
例6
フィルム材料を第1層つまり基層として使用することで使い捨て器具を作製し
た。このフィルムはまた、第3層つまり最上層としても使用できる。最上層をレ
ーザによって切断し、器具を組み立てたあとでは毛管の入口ポートおよび出口ポ
ートととなる2つの穴を空けた。第3層の底面に水性接着剤をスクリーン印刷す
るが、2つの穴を繋ぐ領域は印刷しないで残しておき、毛管流路の側面を画定す
る。第3層の底面が毛管流路の上面となる。接着剤を硬化させ、基層を印刷した
材料の上に乗せる。適度の圧力を加えて基層を接着し、それにより毛管流路の底
面を形成する。
多孔支持体を最上層の上面において、実質上毛管流路出口の上方に位置させ、
出口が多孔支持体との間で流体の流れが通じるようにする。検定試薬は多孔支持
体をフィルムに取り付ける前でも、後でも多孔支持体に固定化することができる
。
例7
使い捨て器具を、実質上例6に述べた技法に従って作製したが、接着剤を第1
層と第3層の両方に塗布した点だけが違っている。
例8
使い捨て器具を、実質上例6に述べた技法に従って作製したが、適当な離型紙
と、毛管流路の側面を画定するための切れ目とを持った両面接着材料を、第1層
または第3層のどちらかに貼ることで中間層を形成した点だけが違っている。例
えば接着材料の片面から離型紙を剥がし、基層の上に重ねて位置合わせし、圧力
を加える。次に第2の離型紙を剥がし、第3層を接着剤の上に重ねて位置合わせ
し、圧力を加えて毛管流路の作製を完了する。
専門家なら、本発明の概念は各種の検定形態、分析対象物、標識、そして器具
材料に適用できることが理解されよう。ここで述べた実施例は表面下の流れを利
用した検定器具の限界としてではなく、むしろ例として意図したものである。こ
うして本発明の記述は、開示した特定の実施例に本発明を限定することを意図し
たものではなく、上に述べたとおり、また以下の特許情求範囲で説明するとおり
、すべての同等物および内容を本発
明の範囲内に取り込むことを意図したものである。Detailed Description of the InventionCalibrator using subsurface flow
[Background of the Invention]
1. Industrial applications
In general, the present invention relates to methods and devices for detecting an analyte in a sample.
To do. Specifically, the present invention uses a capillary channel to rapidly transfer fluid to a reactive membrane.
It relates to a new test device designed to be transferred to. Furthermore, the present invention
, A novel method of forming a capillary channel.
2. Related technology
In assays, it may normally be present in biological or non-biological fluids.
Various analytical methods and analytical instruments are used to determine the presence and quantity of substances to be tested.
Has been adopted. These substances are commonly referred to by the term "analyte"
. Use of a binding assay is the availability of a substance that specifically binds to an analyte
Has created a rapid growth in the diagnostic equipment market.
In the binding assay, specific binding partners represented by immunoreactants of antibodies and antigens are set.
One of the specific binding pairs is labeled with a signal-generating compound.
It is attached as. An example
For example, in a binding assay, a sample suspected of containing the analyte is treated with an anti-analysis pair.
Mix with the phantom antibody or labeling reagent and allow it for sufficient time for an immune reaction to occur.
It can be kept in a constant temperature bath for a long time. Then analyze this reaction mixture
, The label is associated as a complex between the analyte and the labeling reagent (the labeling reagent
Bound) or its label did not form a complex with the analyte
(The labeling reagent is in a free state) is detected. As a result, any of these species
The presence or amount of the label in one of the samples is correlated with the presence or amount of the analyte in the sample.
Can be associated with each other.
The solid-phase assay method (fomat) is a commonly used assay technique. Many
There are assay devices and assay methods.
It can be known by binding with a chemical binding partner. The immobilized binding partner is a weighing rod or
For solid phase such as specimens, flow-through pads, paper, fiber matrix, and other suitable solid phase materials
Either bound or bound during the assay. Binding reaction between analyte and assay reagent
Labeling reagent is immobilized on the solid phase as a result of binding reaction between assay reagents or assay reagents.
It is distributed to those that have been released and those that have remained free. Presence of analyte in sample
The amount and the amount can be generally known by how much the labeling reagent is immobilized on the solid phase substance.
it can.
Flow-through pads for immobilizing and detecting analytes are known in the art
. For example, in U.S. Pat. No. 4,366,241 to Tom et al.
Disclosed is an absorbent strip with an immunoabsorbing band, which is applied and the assay result is detected there.
There is.
It is also known to use test strips impregnated with reagents in a specific binding assay. like this
In this method, the sample is dropped on a part of the test piece and left to stand on the entire surface.
Wait for it to be sucked up. Thus, the analyte to be detected or measured is
Pass through or along the specimen with the help of the eluent
The eluate may be the sample itself or a solution added separately.
The analyte migrates to the capture or detection zone on the test strip where
Has a binding partner immobilized with the analyte or the labeling reagent. Within the detection zone
How much the analyte binds can be determined using labeling reagents,
The labeling reagent may also be incorporated into the test piece, or it may be added separately.
Good.
Earlier test strip instruments were issued to Deutsch et al. In US Pat. No. 4,361,537
Therefore, it is described. Generally, this device has a capillary action, that is, a suction action.
Or a substance capable of transporting a solution by chromatographic action
There is. Different areas or zones within the specimen are zones where the analytes are.
To a detectable signal when transported in or out of such zones.
It contains the reagents necessary for extrusion. This instrument is suitable for both chemical assays and binding detection
And a developing solution is used to transport the analyte along the test strip.
The disadvantage of traditional porous matrix or absorbent matrix devices is that
For example, the flow rate of the sample passing through the substance is low. In addition, sample and transfer reagents
Guides to the end face of the absorbent pad or layer containing the reaction site and passes therethrough.
I am letting you. The diluted sample injection method results in less signal generation.
It also reduces the signal generation speed.
Assay instruments have also been made in tubes, where the assay reagents immobilized in the capillary.
Contains a reagent that defines a zone for capturing and detecting analytes.
(Hibino et al., US Pat. No. 4,690,907). Generally using a capillary, test equipment
Collected a predetermined amount of sample to be used in.
Conventional capillary channels are formed from glass tubes. But glass tubes are usually simple
Limited to simple geometric shapes. The glass tube may also break,
It becomes a biological safety hazard. Another typical capillary flow path is one that uses two pieces of die-cut material.
It is made by sandwiching it between films, and one flap is used for the purpose of promoting flow motion.
The film is generally more hydrophobic than the other film. This kind of equipment is
It is necessary to place a die-cut intermediate layer during the build, which is a simple
It is limited to the flow path shape of a book.
In yet another conventional form, the capillary channels are formed by an injection molding process.
The major disadvantage of this process is the cost of manufacturing the prototype. Another disadvantage is during the manufacturing process
That is, the manufacturing method is limited to the assembly of individual parts. Moreover, the use of multiple materials
Use complicates structure and assembly. Incorporating different materials as different layers
Separate parts must be spot treated during assembly. For example, parts
A sandwich layer of adhesive would be needed to bring the two together. There
Can be ultrasonically welded or solvent bonded together, but in manufacturing
The limitation of remains.
[Summary of the Invention]
The present invention aims to improve the efficiency of the test by using a disposable test instrument.
The device includes a porous material, the porous material being in fluid communication with the capillary channel.
Specifically, this capillary channel is used with a solid support to support the sample and assay test.
Directing the drug directly to reaction sites defined on or within the porous material. At the reaction site
The appearance of the signal in the signal informs the test result.
The present invention is also suitable for enhancing the generation of signal at the reaction site. hair
The tubing channel directs the fluid to a location below the reaction site defined on the porous material, thus
The body passes through the end surface of the porous material to reach the reaction site, much like a conventional test strip device
You don't have to. It is preferable to direct the sample to a location on the porous material just below the reaction site.
New When in contact with a porous material, the fluid will pass across the reaction site rather than across.
Radially pass through the reaction site.
The device of the present invention is made from a capillary flow path with an inlet and an outlet,
It receives the sample or test solution and the outlet is on a porous support containing the immobilization reagent.
This immobilized reagent is used for analysis and leads to the sample or test solution.
Assay that can be detected by binding to an object or auxiliary specific binding partner or labeling reagent
Produce results. The exit port is located below the immobilization reagent in the porous support
. If this assay device further contains a labeling reagent, contact that reagent separately with this device.
You don't have to do this, and you can let the test method run spontaneously. The labeling reagent is
It may be contained within the capillary channel, or a substance that allows fluid communication with the capillary channel.
Alternatively, it may be included in the means. In a preferred embodiment, the reagent matrix is
, In the droplet forming means communicating with the capillary channel. A test kit is also available
As such, such an assay kit should include one or more reagent containers necessary to perform the assay.
, Includes a calibration device that utilizes subsurface flow.
The present invention is also aimed at making a disposable assay device that includes a capillary channel.
One method of making a capillary channel is to apply a printable substance to a first film layer.
Which forms the three layers of the central layer and the capillary channel, where the printable material
The quality is applied to the first film layer as an inverse pattern of capillary channels. And then
The two film layers are adhered to the upper surface of the layer of printable material, ie the central layer, whereby the capillaries
Form the fourth side of the flow path.
An alternative method of creating a capillary channel is to use a printable material that repels the fluid of interest over a certain length of time.
Applied to the porous material of the
The material is impregnated, where the unimpregnated regions define the two sides of the capillary flow path.
The first and second film layers are then adhered to the top and bottom of this porous material,
The upper and lower surfaces of the capillary channel are formed more.
The present invention can also be adapted for use in automated diagnostics of multiple samples.
It Another object of the invention is to provide a single capillary with multiple capillary channels and multiple reaction sites.
Multiple sensitive diagnostic tests on a single sample simultaneously in
It is to provide a device that can be used. Specifically, the test device of the present invention
It can be mobilized and used, where assay reactions are performed quickly with minimal sample material
Can and can be monitored.
[Brief description of drawings]
FIG. 1 is a side perspective view of an embodiment of the present reaction device.
FIG. 2 is a side perspective view of the present reaction device showing a two-layer structure.
FIG. 3 is a side perspective view of the present reaction device showing a three-layer structure. Figure 3a is a modification of the present invention.
It shows a positive embodiment.
FIG. 4 is a view showing the printed layer structure as seen from the end face of the reaction device.
FIG. 5 shows a multi-layer structure using a partially impregnated porous material as the central layer.
It is the figure seen from the end face of the reaction instrument.
FIG. 6 is a view seen from an end face of a reaction device showing a three-layer structure.
FIG. 7 is a top perspective view of an enhanced assay device in which the guided flow flows through the reaction site.
It
FIG. 8 is a side perspective view of an enhancement assay device having an absorbent layer.
Figure 9 shows the expected chromatographic flow rates for linear and radial flow formats.
ing.
Detailed Description of the Preferred Embodiment
One exemplary embodiment of the present invention is shown in FIG. The instrument (10) includes a body (12)
Inside which the capillary channel (18) extends along at least a portion of the length of the body.
There is. Capillary channels are large enough to transport a sample through the channels by capillary action.
Has size and dimensions. The capillary channel is the inlet (
I have 14). The capillary channel is in fluid communication with the porous support (20).
The porous support contains the immobilized specific binding substance (22). Capillary flow path
Has an outlet (16), which is in fluid communication with the porous support
. The position of the porous support is located immediately after the site of the specific binding substance immobilized at the outlet of the capillary channel.
It is preferred to lie underneath. For the purposes of the present invention, "immediately below" is a capillary.
Flow from channel to porous support
It means that the fluid to be transferred moves less than half the maximum dimension of the porous support. hair
The fluid flowing from the pipe channel to the porous support is less than a quarter of the maximum size of the porous support.
It is even more preferable to move only.
Before continuing with the description of the various embodiments of the present invention, how many are used herein
Let's define that term.
A "sample" is a substance suspected of containing an analyte. Sample
, It may be used as it is obtained from the source, or its properties may be modified.
Therefore, it may be used after pretreatment. The sample is usually a physiological fluid. Sample is an example
Before use, such as plasma preparation from blood, dilution of viscous fluids, extraction of analytes, etc.
You may give a process. Treatment methods include filtration, distillation, concentration, inactivation of interfering components, reagents
May be added. In addition to physiological fluids, other liquids such as water and food
Using the sample, environmental tests and food manufacturing tests can be performed as well as diagnostic tests. further
Even a solid sample suspected of containing an analyte,
Can be used as a sample after changing into shape or after releasing analytes
Wear.
“Specific binding partner” refers to an element of a specific binding pair.
That is, in two types of molecules, one molecule is by chemical or physical means.
Therefore, the binding partner that specifically binds to the second molecule. Of antigen and antibody
In addition to the specific binding pair member, other exemplary specific binding pairs are biotin and avidin.
, Carbohydrates and lecithin, complementary nucleotide series, complementary peptide series, response
Child and receptor molecule, enzyme cofactor and enzyme, enzyme inhibitor and enzyme, peptide series,
Antibodies specific to all series or proteins, polymeric acids and bases, dyes and
Peptides and specific protein binders (eg ribonuclease,
S peptide, ribonuclease S protein) and so on. further,
Some specific binding pairs are analogs of the original specific binding partner, such as analyte analogs.
Body, or specific binding partner made by recombinant technology or molecular engineering.
Can be If the specific binding partner is an immunoreactant, it is
It may be the body, the antigen, the hapten, or a complex thereof, and if the antibody is
If used, it can be a monoclonal or polyclonal antibody, recombinant
Protein or recombinant antibody, chimeric antibody, mixture or fraction thereof,
It may also be a mixture of antibodies with other specific binding partners. like this
The details of the preparation of the prepared antibody and its suitability for use as a specific binding partner of the antibody are expert.
Known to.
The term "analyte" or "analyte in question" is used to detect or measure
The compound or composition to be defined, that is, the epitope site or
It has at least one binding site. The analyte is specific to that analyte.
The binding partner naturally occurs or the specific binding partner of the analyte is prepared.
Any substance that can be used may be used. Analytes include toxins, organic compounds,
Protein, petid, microorganism, amino acid, nucleic acid, hormone, steroid, vitamin
Min, drugs (including those administered for therapeutic purposes as well as those administered for illegal purposes)
, And metabolites or antibodies of any of the above substances, but not limited to
It does not happen. The term "analyte" also refers to any antigenic substance,
It also includes martens, antibodies, macromolecules, and combinations thereof.
An "analyte analog" cross-reacts with a specific binding partner of that analyte
Refers to substances, but to a greater extent than the cross-reactions exhibited by the analyte itself
Sometimes it's small. As an analyte analog, it is at least
One d
As long as you have a pitope site in common with the analyte in question,
Include modified analytes, as well as fragmented or synthetic portions of analyte molecules
be able to. An example of an analyte analog is the complete synthetic peptide series
It replicates at least one epitope of the analyte made up of the molecule and thus
The elephant analog is such that it can bind to its analyte-specific binding partner
.
"Labeling reagent" includes a detectable label attached to a specific binding partner
Refers to a substance. Attachment can be direct or indirect covalent, non-covalent attachment
However, the dressing method is not critical to the invention. To the presence of the sign
Therefore, the labeling reagent is in direct or inverse proportion to the amount of analyte in the sample.
Can produce a detectable signal. The specific binding partner component of the labeling reagent is
For direct binding to the analyte, or by using auxiliary specific binding members.
Can also be selected to bind indirectly to the analyte, but this will
Will be explained in more detail. Alternatively, the specific binding partner component is immobilized
Can be selected to bind directly or indirectly to the reagent. Labeling reagent is a tester
May be incorporated into the ingredient,
The test solution may be combined with the sample or added to the test device separately from the sample.
Or pre-deposited at the immobilization reagent site, or
May be reversibly immobilized. In addition, use a suitable attachment method as the binding partner
The labeling may be performed before the performance of the assay or during the performance of the assay.
A "sign" is a signal that produces a signal that can be detected by visual or measuring means.
Refers to any substance that can Among the various labels suitable for use in the present invention are:
Contains signs that produce a signal through physical or physical means
. Such labels include enzymes, enzyme substrates, chromogens, catalysts, fluorescent compounds, chemiluminescence
Compounds, radiolabels, colloidal metal particles such as gold, and non-metal covalent particles such as selenium.
Lloyd particles, or dyed or colored particles such as dyed plastic, or dyed
Colored microorganisms, organic polymer latex particles and liposomes, or visible to the naked eye
A macroscopic marker containing vesicles encapsulating a substance capable of producing can be included. Visual
An optically detectable label as the labeling component of the labeling reagent, so that
The presence or quantity of the analyte in
Detection site
It is advantageous if there is no need to add an additional signal generating component there.
The particular choice of label is not critical to the invention, but the
Sense may itself be, for example, a visually detectable colored polymer latex particle.
Generate a signal that can be detected by the instrument, or detected by an instrument, such as a fluorescent compound
It is like being able to generate a possible signal. Labels include, for example, enzymes
Detected together with one or more additional signal-generating components, such as a signal-generating system consisting of a substrate.
It may be. Change the labeling component or the specific binding partner component of the labeling reagent
By doing so, various labeling reagents can be produced, but if you are an expert,
When selecting a labeling reagent, consider the analyte to be detected and the desired detection method.
It will be appreciated that intuition must be involved.
"Signal-generating component" means the amount of the component that reacts with assay reagents or analytes other than
A reaction product that informs the presence or absence of an object to be analyzed and can be detected visually or by measuring means.
Refers to any substance or substance capable of producing a signal. "Signal generation system"
Is used here to generate the desired reaction product or signal.
Refers to the group consisting of the required assay reagents. Reacts with one or more signal-generating components
Alternatively, a detectable signal may be generated. For example, when the label is an enzyme,
Detectable by reacting an enzyme with one or more substrates or with additional enzymes and substrates
Generating the reaction product results in amplification of the detectable signal.
A "porous support" is any suitable porous material containing the reaction site of the assay device,
A hygroscopic, isotropic or capillary substance with absorbency. Natural materials,
A synthetic material or a naturally occurring material modified by synthetic means is used as a porous support.
Can be used as such. As; paper, cellulose, and acetate cells
Made of cellulosic materials such as cellulose derivatives such as sucrose and nitrocellulose
Paper (fibrous) or membrane (microporous); glass fiber; naturally occurring fiber
Cloths (eg cotton) and synthetic fabrics (eg nylon); silica gel, agar, deki
Porous gels such as strans and gelatin; porous fiber substrates; cross-linked dextran chains
Th, starch-based substances; ceramic materials; olefin materials or salts
Polyvinyl chloride, polyethylene, polyvinyl acetate, polyamide, polycarbonate
Glass, polystyrene, a copolymer of vinyl acetate and vinyl chloride, and
Thermoplasticity including films made of a combination of polyvinyl chloride and silica
Materials; There are others. The porous material should not interfere with the generation of the detectable signal.
The "immobilization reagent" is attached to the inside of, or on a part of, the porous support.
"Capture site" or refers to a specific binding partner that forms a reactive membrane. The method of attachment is the present invention
Is not important to. The degree of signal generation at the capture site depends on the analyte in the sample.
It is related to the quantity of things. Immobilization reagents are analytes or labeling reagents (or
Selected to bind to these complexes. In a preferred embodiment, the immobilization reagent is
It is combined with an object to be analyzed to complete a sandwich-shaped complex. Competitive test form
The ceremony will also be obvious to the expert. Immobilization reagent binds directly to analyte
Can be chosen, or it can be ancillary to its own binding to the analyte.
It may be chosen to bind indirectly via a specific binding partner. Further fixed
Reagents can be applied directly or indirectly using an appropriate attachment method prior to performing the assay.
Alternatively, it may be immobilized on a solid phase during the operation.
In general, the capture site of the present invention is a porous support in which the immobilized reagent and the analyte are combined.
The specific binding reaction is localized in the separated sites.
It is the part that has been localized and demarcated so as to concentrate on it. like this
Localization is of the label immobilized at the capture site in contrast to the rest of the porous support.
Facilitates detection. This separated area is generally less than 50% of the porous support.
However, it is preferably less than 25% of the porous support. Immobilization reagent is dip or pen
Writing, by a fixed amount discharge through a capillary, or by jet printing of reagents
If appropriate, use any dispensing technology to apply
Good. Moreover, by marking the capture area with dye, for example,
Visualize the location of capture sites on the porous support, even in the absence of immobilized label
Can be made to be determined by or at the measuring instrument.
A predetermined amount of signal generating component and auxiliary reagent are incorporated in the assay device, and
Therefore, it is possible to avoid the need for an additional observation recording step and reagent addition. Thus
It is also within the scope of the present invention to have two or more reagents immobilized within the porous support.
It Slow diffusion of detectable reaction products in, for example, enzyme / substrate signaling systems
To prevent or prevent it, the substrate is attached directly to the porous support by known methods.
May be fixed by
Or a substrate on the insoluble microparticles deposited in or on the porous support.
Can also be immobilized by covalently bonding.
Immobilization reagent is the only capture site or analyte in or on the porous support.
It may be prepared at the exit site, or may be prepared at a plurality of sites. Immobilization
Reagents can also be prepared in different forms to allow different detection or measurement formats.
Can bring an expression. Alternatively, the immobilization reagent is added to a large area of the porous support.
May be substantially evenly distributed to form capture sites.
"Auxiliary specific binding member" means a labeling reagent or an immobilization agent in a specific binding pair.
In addition to the specific binding partner of the chemistry reagent, refers to any element used in the assay
. One or more auxiliary specific binding members may be used in the assay. For example, the analysis target
If the substance itself cannot directly bind to the labeling reagent, use an auxiliary specific binding element.
May cause the labeling reagent to bind to the analyte. Auxiliary specific binding elements are
May be incorporated into the assay device, or added to the assay device as a separate reagent solution
May be.
In the assay device shown in Fig. 1, the outlet of the capillary flow path is a porous support.
It is in direct contact with the carrier and under the reaction site of the immobilized specific binding partner.
It Direct contact between the outlet and the porous support is not critical to the invention.
Absent. The two components are close enough that the fluid in the capillary channel is porous from the outlet.
It suffices if it moves to the support. Also, place the outlet just below the reaction site.
It is not so important to place it. However, if the outlet of the capillary channel is close to the reaction site,
However, it is immediately understandable that the distance that the sample and the assay reagent have to move becomes smaller.
Will be understood.
Assay reagents, such as labeled specific binding partners, may be mixed with the sample.
However, they may be contacted with the test equipment in sequence, or they may be included in the capillary flow path.
May be. For example, pre-deposit the labeling reagent in the capillary channel and
The contact makes the labeling reagent moveable and also transfers it to the reaction site on the porous support.
It may be sent. This should be distinguished from the agglutination assay device,
In the assay, the assay reagent reacts with the analyte in the sample, resulting in coagulation.
Reaction products are formed that collect and also reduce or stop the flow of fluid in the capillary void.
Be done.
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. Instrument (10) is the whole
Comprises a body (12), the body comprising a first surface (6) and a second surface parallel thereto.
Made from (8), grooved on one or both of them or separated by spacers
, Or otherwise, when these surfaces are superposed and joined, the capillary flow path (1
8) is formed. The capillary channel holds the sample and soluble assay reagents.
Have suitable size and dimensions for transport through the flow path by tubing
. 2 surfaces, including ultrasonic welding, solvent welding, and gluing,
There is no limitation, and the joining may be performed by any appropriate means. In the adhesive method, the adhesive
May be applied by printing means.
FIG. 3 shows still another embodiment of the present invention. This example was glued
In the state, the first layer or the bottom layer (22) and the second layer or the middle layer (24)
, The third layer or top layer (24) and the first layer (22) is wettable,
However, the second layer (24) is parallel to the first layer (22) and not lateral to
In addition, the third layer (26) is impermeable to liquids and preferably wettable at the top.
It does not have and is parallel to the second layer (24) and lies on it. Third layer (26
) Can be made of transparent material such as transparent polycarbonate film,
This layer also serves as a window or viewing area for viewing the capillary flow path.
You can The second layer (24) is sandwiched between the first layer (22) and the third layer (26).
And is glued to them. For example, these three layers are bonded to both sides of the second layer (24).
The agent is applied and the upper surface of the first layer (22) and the lower surface of the third layer (26) are opposed to each other.
And glue. Usually, the second layer (24) has a cut at a position through its thickness.
Die cut or preformed into the first layer (22) and the third layer
Together with the layer (26), it defines each wall of the capillary channel (18). Thus, the first layer,
When the second layer and the third layer are laminated into one, a part of each of the first layer and the third layer is a hair.
Part of both walls of the second layer (24) cut, which serve respectively as the floor and roof of the duct.
Define both walls of the capillary channel.
The device shown in FIG. 3 also includes an optional well-defining means () in the third layer (26).
2) may be included. The well defining means defines a region for receiving a sample
And is in fluid communication with the capillary flow path. Vertical hole
The bottom surface is formed from the corresponding circular portion of the first layer (22).
In a preferred embodiment, the device of the present invention is designed to
A sample drip pad in fluid communication therewith is included. A drip pad can be used as a sample or
Facilitates the drug to drip into the device, and optionally a labeled bonded phase
One or more reagents such as hands may also be included. Add the sample to the drip pad.
Is a mixture of sample and reagent that helps to elute the assay reagent from the dropping pad.
Emerge from the bottom of the drip pad. The device further includes a drip pad and a capillary channel.
The test solution discharged from the drip pad, including the vertical hole located between them, is transferred into the capillary channel.
The well may be substantially filled prior to movement. Drip pad from a single material
It may be prepared or may be prepared from a plurality of layers. Use a multi-layer drip pad
Thus, even if the reagents are not compatible with each other for long-term storage,
It becomes possible to include the assay reagent of the above, and the reagent is added to the sample in multiple times.
It is also possible to do. Also, the drip pad material or layer of drip pad material may be filtered.
It may be selected to provide a function.
Figure 3a shows an alternative embodiment in which the device comprises a droplet forming means (50).
However, this droplet forming means holds a dropping pad (55) containing a labeling reagent.
It The labeling reagent is released from the dropping pad by contacting the sample with the droplet forming means.
Dripping
Droplets are formed on the bottom surface of the pad. The droplet forming means is located above the capillary flow path,
When is dripped from the drip pad, it is fed into the capillary channel. This
The optional modification of provides additional benefits. Drip pack containing reagent
Adding a fluid, or sample, to the chamber is to pump the eluted reagent mass into the capillary channel.
Help. Thus, the first fluid mixture entering the capillary channel is a large volume of eluted reagent.
Part and the subsequent fluid contains less reagent. Reagent is a labeling test
When a drug, this means that the first fluid delivered to the reaction site on the porous support is
, Means that it contains the largest part of the labeling reagent. Subsequent fluid is less
Includes an amount of assay reagent, which enhances the flushing of unreacted reagent from the reaction site
It This removal or washing action of the present invention stabilizes the signal generated at the reaction site.
Help and also reduce the interference resulting from the appearance of background signals in the area surrounding the reaction site
Let
In yet another embodiment, as shown in FIG. 4, both sides (2) of the capillary channel (18) are
4) is formed of a printable substance, which is insoluble and preferably
The first layer (22) that does not allow liquid to permeate the third layer (2) that does not allow liquid to permeate.
6)
To help adhere to. Apply this material to either the first or third layer,
Then cover both sides by covering each with a third or first layer to be laminated.
To define a capillary flow path (18).
The first layer (the layer to be laminated on the back side) is a soft supplied in the form of a sheet or roll
It may be any plastic film or plastic coated film. This
The film is also selected to have outstanding properties such as opacity and biodegradability.
Or specific properties such as hydrophobicity, hydrophilicity, selective biocompatibility, etc.
It can also be treated to have quality. The film is polyester, polycarbonate
Gates and other film materials, not limited to those listed here, various materials
You can choose from the fees. In addition, spray the surface or part of the surface of the capillary channel.
It can also be potted to produce or enhance desired properties. An example
For example, spot treatment of a part of the capillary flow path with a hydrophobic substance and passing through that part of the flow path.
It is also possible to slow down the flow of flow. Suitable film materials include, for example
Mylar® film (DuPont, Wilminglon, DE) and polyester
Film (Melinex® film, ICI fill
Company, Wilmington, DE), but not limited to these.
Suitable film materials include materials having the following properties or characteristics.Film properties
Typical example range
Thickness: 0.002 inch 0.0002 ~ 6.0 inch
Flexibility: Tension of 30,500 psi for all flexible materials
And rigid material
Optical properties: opaque white transparent, opaque, reflective,
Metallic luster or surface
processing
Material: polyester any plastic,
Glass, metal, or
A combination of them
The second layer (center layer or sandwiched layers) is a known screen marking.
It is convenient to apply it using a printing technique such as a printing method. However, the second layer is capillary flow
Achieve desired design tolerances for track thickness, alignment, or shape restrictions
Any suitable printing method can be applied or deposited.
Capillary channel dimensions depend on desired fluid delivery characteristics and timing.
Selected to achieve the desired properties, such properties are
Instruments based on sample, incubation and reaction requirements, and other calibration parameters
Experts will understand that each can be different. The second layer is adhesive
It is suitable for printing, and has the desired thickness of the capillary channel, that is, high thickness.
Any material can be printed that is suitable to provide the desired texture. The second layer is contact
It can preferably be formed from a binder. More preferred is a pressure sensitive adhesive. Pressure sensitive
Adhesives generally consist of polymer preparations and are usually vinyl or acrylic based.
As an agent (eg UVC 8201, UVC 8200, ML 25-184; Acheson Colloids
Company, Port Huron, MI). UVC 8201 polyester fiber as a suitable pressure sensitive adhesive.
Examples include materials with properties similar to Rum, but not limited to these.
Yes.
Properties of adhesives Typical range
Solid content: 100% solid 20% to 100%
Density: 8.48 lbs. / gal. 5.4 to 13.4 lbs. / gal.
Viscosity: 1700-2000 cps, 100-750,000 cps.
Color: transparent any color
Curing: UV (U, V.) leaving dry, heat drying,
UV rays, solvent evaporation,
Bridge
Material: Urethane acrylate Any adhesive --- A
Kuril, Epoxy, Bi
Neil, conductive, non-conductive
Electrical
Coverage: 1 mil thickness optional --- desired file
1600 sq, ft. / gal rum meets the thickness
of
Adhesion: 2 lbs. / in. 0.25-100 lbs. / in.
(90 degree peel test)
After printing: 1-5 mils 2-10 mils
Film thickness
The printing material should have adequate adhesion for laminating the top and bottom layers, and
Can be selected to have suitable hydrophilic properties to facilitate fluid movement through the capillary channel.
Wear. Alternatively, the printing material impedes fluid flow within a portion of the capillary flow path.
Selected to have the proper hydrophobic properties to stop or prevent
The flow rate of fluid through the device can also be controlled.
The pressure sensitive adhesive is applied in a pattern that is the reverse of the capillary flow path and the printed area is
The unprinted areas that define the thickness of the intermediate layer are defined by the first and second layers to be laminated.
A gap is formed between the layers, thereby defining the sides of the capillary flow path. Pressure sensitive adhesive is standard
Associate screen printers (eg, flat stand units from de Haart, Burlington, MA)
It can be applied using a clean printing machine. The second layer is 0.0002 in in one printing operation.
It is usually applied to a thickness in the range of 10 to 0.010 inches. But this layer
Can be formed to have any desired thickness if it can be achieved by printing multiple times.
can do. Normally this layer does not exceed a final thickness of 0.100 inches
.
After application, the pressure sensitive adhesive is cured. For example, pressure sensitive adhesive hits 1 inch
Even if the UV power is about 200 watts, or another power rating, it will crosslink the polymer.
To achieve the desired film properties such as thickness, adhesion, and tack.
It may be cured using ultraviolet light of any intensity. Handling up to instrument assembly
For this reason, release paper may be placed on top of the printed adhesive, but the assembly is
It can also be done immediately after conversion. Traditional
In the manufacturing method, the die-cut film has adhesive coated on both sides.
Two release papers had to be peeled off before, and the assembly was more troublesome. The present invention
In this case, the intermediate layer of the printing pressure-sensitive adhesive is directly applied to one side of the base film or the back film.
Since it is applied, handling work can be avoided.
The third layer (base layer) can be selected from the same film material as the first layer to be laminated. Shi
However, the desired fluid flow characteristics, or another property regarding the desired capillary flow path design.
Different materials may be used to meet the requirements. Plastic film or
The plastic coated film is chosen for its opacity and wettability properties (eg
Plastic coated paperboard 150HT, Daubert, Dixon, IL; Vistex PC Poles
Tell Film, Film Specialties, Whitehouse, NJ)
Intermediates printed using pick-up, web-laminating methods or known standard processing techniques
Layered. Apply pressure to bond the back layer and base layer to the middle layer of pressure sensitive adhesive,
This formed the top and bottom surfaces of the capillary channel. Make a cut in the base film
, Die punching, laser cutting to make fixing holes, or bristles.
Desired design, such as the inlet and outlet ports of the conduit
Can produce the characteristics of. The third film layer, like the first layer, is hydrophobic,
Can be treated to have specific properties such as hydrophilicity and selective biocompatibility
. The entire layer may be treated, or at least of the layers forming the capillary channel
May be processed. These treatment materials are also applied by printing technology
Is advantageous.
In yet another embodiment, as shown in FIG. 5, the second layer (24) is porous or
It is made of a liquid absorbing material, and a material such as water-repellent ink is selectively added to this
The whole is impregnated to form an impregnated region (30) and a non-impregnated region (18).
The thickness of the gap between the uppermost layer and the lowermost layer in which the intermediate layer made of porous material is laminated
And the impregnated region of porous material defines the side walls of the capillary flow path (18). Not included
The immersion area remains liquid-absorbent, but the impregnation area does not allow liquid penetration.
Therefore, the non-impregnated region is a solid capillary flow that allows fluid to pass through by capillary action.
Define a path. Thus the non-impregnated area, together with the inlet and outlet ports,
Means for guiding the test solution through this device to the overlying porous support
Serve as.
The porous second or middle layer can be any suitable porous medium.
Although it can be made, the porous medium should have properties similar to the porous support material.
It is normal to Exemplary porous media are regular filter paper (Whatman, UK) or Schle
icher & Schuell No. 410, Keene, NH). In this porous medium, a known device and
It is common to print pressure sensitive adhesives or inks using printing techniques. Printing
The turns define a capillary flow path. Because the pressure sensitive adhesive or ink has a fluid flow
Is prevented from passing through the printed portion of the porous medium. Pressure sensitive for printing on porous media
The use of an adhesive will increase the adhesiveness of the underlying or backside layer to be laminated.
There is also the added benefit of bringing. The conventional method for assembling instruments is to shorten the porous medium.
I had to cut some pieces into a booklet and sandwich it between the back layer and the base layer.
. The method makes it easy to incorporate a roll of printed porous material into the web process and
This eliminates complicated and costly tweezer work. Printable ink,
Prepared to contain the assay reagent, as the sample passes over the printed material.
The assay reagent can then be released from the printed layer. Inside the capillary channel
It would be advantageous if the filtration capacity of the porous media could be utilized in assay observation records. further,
By treating different parts of the porous medium in the capillary channel,
It is also possible to change the filter with the transport properties of the medium. Besides, in the capillary channel
Treat different parts of the porous media to contain one or more assay reagent zones
However, upon contact with the transport fluid, the reagent can be released therefrom.
Using a printable medium to define the capillary flow path also reduces the number of capillary flow paths.
It offers unlimited design opportunities in terms of geometry and variable thickness, and these
The property can be used to control the rate at which the assay is performed. Besides that, this is
Simplifies instrument manufacturing by eliminating the need for additional layer material and material handling operations,
Yet it improves the batch manufacturing procedure. Application of pressure sensitive adhesive and ink material
, Rotary or flat screen printing, flexographic printing, lithographic printing, letterpress printing, rotary printing
Including but not limited to labia printing and inkjet printing,
Can be implemented in any suitable way. This test fixture may be printed in batch mode (1
One piece at a time, flexible film material or rigid film material), or roll paper processing
It may also be printed in the form of rolls (mainly flexible film material). The printing process is standard
It can be carried out in an auxiliary device. An exemplary process is R. H, Leach “The Printing Ink Manu
al ", p. J. Holmes and R.M. G. Handbook by Loasby
of Thick Film Technology "or" Handbook of Thick "by Charles A Harper
Film Microcircuits ". Printing machine settings are standard parameters
Data and standard process, or the applicable instructions or above
As described in the textbook. The characteristics of typical inks are also listed,
, For the purposes of the present invention, the properties of suitable inks are those of printable pressure sensitive adhesives.
It has similar characteristics.
In yet another embodiment, as shown in FIG. 6, the sides of the capillary channel are film material.
Is defined by a solid middle layer or core layer (24) of
Between the first layer (22) and the third layer (26) using a suitable layer adhesive material (28)
It is stacked. The intermediate layer penetrates its surface up to the middle of its thickness or through its thickness.
It has a cut through, and in combination with the first layer and the third layer, the capillary channel (18)
Has been formed. The adhesive material is also die cut to avoid breaks in the interlayer
Or it can be printed, in which case the adhesive material does not form part of the capillary channel
.
In the optional modification of this device, immobilization among the porous supports
The area surrounding the reagent may be at least partially compressed. Figure 7 shows a nitro cell
Fix loin material (20)
Compressed in the area around the chemical reagent site (22) to allow for porous support and reaction.
An embodiment is shown that assists in directing the flow of fluid through a site.
In another embodiment, the device includes an additional absorbent material in contact with the porous support.
Can be FIG. 8 shows an exemplary embodiment of a device including an absorbent layer (30).
This absorption layer surrounds the reaction site (22) on the porous support (20).
There is. The absorbent material helps increase the liquid-holding capacity of the device, so it has a large volume.
Samples or reagents can be used.
The body of the device according to the invention is made of a material which is difficult to get wet, such as a plastic material.
Can be made of a material that easily wets, such as a porous material,
In that case, make at least a part of it difficult to get wet. Capillary channels are typically about 0.5
Has a total length of from about 6.0 inches to about 6.0 inches, preferably about 0.5 to about 2.0 inches
It The structural arrangement of the instrument is generally about 50 to about 1000 microliters to perform the assay.
Design for use with a bottle sample. About 100 to 500 microlitres
It is preferable to design the device to use a sample of the sample. If you are an expert, this design
Is required to perform the desired assay for sample usage
It will be appreciated that the amount will be optimized as needed. Capillary channels are so
Has a diameter suitable for transporting the prepared sample from the inlet of the capillary channel to the outlet of the capillary channel.
One.
The sample is introduced into the reaction zone within the porous support through a subsurface capillary channel. table
The subsurface capillary channel has the same surface area of the porous support when dropping a unit volume of sample.
Reduces the time it takes to wet. Direct sample and assay reagents to reaction site
As it is ejected, the sample must first pass through the part of the porous support other than the reaction site.
There is no. This favorable conclusion is described by the D'Arcy equation.
The D'Arcy equation expresses the flow rate as follows.
h2= Kt
Where h = chromatographic flow distance
k = flow constant
t = time
A1Is the area of the rectangular strip-shaped porous support (A1= H1× w1) And also A2
The sample of unit volume dropped on the tool flows as shown in Fig. 9.
Will. Sucking the unit volume linearly sucks the unit volume radially
Significantly slower.
The present invention also allows for the use of multiple samples, even if only a small amount of sample is used, for example a drop of sample.
Brings the ability to carry out the test of simultaneously. Such equipment should be in the assembled condition.
It also has multiple capillary channels. This device leads to the entrance of each capillary channel
Includes sample dropping means. The outlet of each channel leads to one porous support
There is. Individual porous supports provide specific binding suitable for detecting a single analyte
The other party is selectively impregnated. The number of channels depends on the fabrication of the multi-channel device of the present invention.
Not very important. Alternatively, multiple outlets in a single capillary channel
And different outlets are located under different parts of a single porous support,
Different parts of the porous support may contain immobilized binding partners for different assays.
You may
The assay device of the present invention comprises a porous support in fluid communication with the capillary channel.
This support is usually located adjacent to the exit of the capillary flow path, and is usually
In direct contact. However, this device does not allow an additional zone between the capillary channel and the porous support.
It has been discovered that an optional layer or additional layers may be included. like this
The zones can also be used to further control the flow rate between the capillary channel and the porous support.
Good, may contain supplementary assay reagents, or the sample interferes with porous support
It may be used to prevent or deter transport to the body.
As an option, the air gap between the floor and roof of the flow path is gradually reduced along the liquid flow direction.
By increasing the flow rate, the flow rate per unit area of the capillary flow path is increased along the entire flow direction.
Can be gradually reduced. For example, gradually bend the roof of the flow path upward
The flow rate can be reduced by curving the floor of the flow path and gradually bending it downward.
it can.
In an alternative embodiment of the present invention, the labeling reagent is located inside the capillary channel and tested therein.
It forms a drug zone. When the sample is introduced at one end of the capillary channel, the sample and the label
The reagents combine to form the test solution. This test reagent is transported through the flow path.
Be done. The flow rate of liquid through the capillary channel is controlled by the porous support located at the end of the channel.
Can also be at least partially controlled. Porous materials such as paper are
It can be used as a quantity control means, and the inside of the flow path is made of polyvinylpyrrolidone (PVP).
Manufacturing and performance advantages over coating with any water soluble material
Have been found.
Devices made in accordance with the present invention are suitable for all types of specific binding assays.
Can be In addition, keep all necessary assay reagents in the instrument itself.
For example, once you add the sample to the instrument, you essentially perform the assay yourself.
You can For example, soluble reagents (such as labeling reagents) may be dried in the capillary channel during manufacturing.
It will be dried and dissolved when it comes into contact with the sample. In another example, it is placed inside the capillary flow path itself.
Entrapment of labeling reagent with soluble matrix or porous matrix
You can also. Suitable matrices capable of releasing dilute substances are known
Such as paper, sponge, fiberglass material, etc.
However, it is not limited to these. In yet another embodiment, placed in the flow path
The reagent can be dispersed in the prepared solution.
The reaction device of the present invention is extremely small in size, and a plurality of devices can be quickly and conveniently used.
It is also advantageous to be able to handle. Therefore, if you equip the automatic device with a verification instrument,
Then, the indexing table of the automatic device rotates and the test results of the individual reaction sites are sequentially examined.
Information can be recorded for future retrieval. The size of the device is small
Also results in high efficiency of use of the sample and reagents. The present invention also provides the device
, Such as a sample buffer solution or a sample extraction solution, should not be incorporated into the device itself.
The present invention provides a diagnostic kit adopted in combination with a container for an assay reagent which is not included.
An example
The following examples are provided to further illustrate the embodiments of the present invention.
It should not be construed as a limitation on the scope of the invention.
Example 1
As shown in FIG. 3, the disposable device is loaded with a wettable base layer (22) (7 mil, high).
Drommer treated polyester; Film Specialties, Whitehouse, NJ)
Adhesive core layer (24) (3 mil, double sided adhesive coated polyester)
Tell film; Adhesive Research, Glen Rock, PA) and laser processed non-wet
Laminate layer (26) (3 mil, single-sided adhesive coated polyester) with moist adhesive properties
Tell film; Adhesive Research) and nitrocellulose powder with micropores
(20) (pore size 5 micron; Schleicher & Schuell, Keene, NH)
Made. Wettable base layer, die cut core layer and laser machined lathe
Assemble the mine and have an inlet (2) at one end and a small outlet (16) at the other end
A subsurface capillary flow channel was formed. Laminate the nitrocellulose membrane over the outlet
So that a certain amount of the sample is discharged from the capillary channel (18) to the center of the membrane.
The linear chromatographic phenomenon from the edge of the membrane was avoided.
Example 2Human chorionic gonadotropin (hCG) assay
The disposable was made substantially as described in Example 1. Anti beta hCG anti
The body was added to the center of the nitrocellulose pad, and there was a plus (+) pattern in the center.
And the two rods intersect at the exit in the laser machined laminate.
There is. One bar contained hCG, which served as a positive control for hCG negative samples.
Played a role. Selenium granules with anti-alpha hCG antibody and protein stabilizer
Prepared a labeling reagent for this sandwich assay by absorbing it with a daughter (180 nm)
.
Soak glass fiberboard (Lydall, Rochesler, NH) in selenium conjugate solution, then
Dried selenium conjugate pad by passing this material through a drying tunnel
Was prepared. A disk (about 0.023 inch in diameter) is punched out of this material
, It
As shown in FIG. 3a, it was held in a mold-formed droplet forming means.
A hCG sample (250 to 400 microliters) containing buffered urine was added to this
Added to the assembly. The droplet forming means is held above the flow path to remove the hanging droplets.
Upon drop formation, a block of selenium conjugate was released into the channel. Droplet is the entrance to the capillary
On top of the immobilization reagent until it fills the capillary channel and even the nitrocellulose pad.
Transported through a capillary outlet just below the heart (+). Solution is immobilized reagent site
When hCG is transported through and then spread radially over 360 degrees
If it is present in the sample, a visible signal is formed in the form of plus (+) at the reaction site,
If hCG does not exist, it is formed in a minus (-) shape.Streptococcus (Strep) A test
The disposable was made substantially as described in Example 1. Anti-streptococcal A antibody
I added it to the center of the trocellulose pad, but there is a plus (+) pattern in the center
The two bars intersect above the wicking holes in the laser machined laminate. One
The protein containing immunodeterminant confirmed by anti-streptococcal A antibody
Which is the positive pair for Streptococcus A negative samples.
Served as a illuminator. Anti-streptococcal A polyclonal antibody
Absorbed on selenium particles (180 nm) together with a fixed agent for sandwich assay
Acted as a labeling reagent.
The dry selenium conjugate pad and droplet forming means were prepared as described above. Add sample
Then, if Streptococcus A immunodeterminant is present in the sample, it is added (+) to the reaction site.
Signal appears in the form of, and if Streptococcus A immunodeterminant is not present,
Appears in the form of a s (-).result
When the sample is dropped on the device of the present invention, the sample comes into contact with the nitrocellulose pad
The average time to run was 5 to 10 seconds. The signal is 30 depending on the hCG concentration of the sample.
After ~ 40 seconds (250 mIU / ml), or for sample concentrations of 5-25 m1U / ml
It could be seen as a plus (+) in 1 to 3 minutes. Similar results
It was also found for high and low levels of streptococcal A immunodeterminant in the sample
It was Experts can further modify these reaction times through reagent optimization.
It will be understood that One novel and unexpected aspect of this technology is that the conjugate
The labeling reagent that emerges from the droplet is the first liquid that is sent from the droplet forming means to the capillary channel.
Focus on the drops. Over 50% of the conjugate is concentrated in the first formed droplet
It is normal to do. Over 70% of the conjugate is concentrated in the first formed droplet
Is preferred. In the most preferred form, 90% or more of the conjugate is initially formed.
Concentrate on the droplets that are formed. At this time, the immobilized reagent is a lump that is sent out together with the sample.
Unreacted labeling reagent as the subsequent sample passes through the test device.
The drug leaves the reaction zone. In this way, the background view of the immobilized reaction site is pinned.
The resulting signal will change from black to white and the fixed signal will remain red
To be strengthened.
Example 3
Disposable device with wet base layer (7 mil, hydromerized polyester
: Hydromer) and die-cut adhesive core layer (3 mils, double-sided adhesive)
Coated polyester film; Adhesives Research) and printed filter paper
Made from the top layer (S & S grade 410). Make a hole in the printed part of the filter paper layer,
This was used as a sample injection means. Wet base layer, die cut core layer, printed
Capillary flow
Forming a channel, and this capillary channel is located in the topmost layer of the filter paper, where there is no ink.
It had a sample suction hole. Depending on the print pattern of the flow path, the sample can reach the specified
The flow path was filled. The printed pattern of the top layer is that the solution moves in the flow path and
Reagent that has been attached to the top layer of the filter paper where it is easy to get wet and has no ink
Enabled to react with.
Example 4Glucose test
The glucose test device was a disposable device as described in Example 3 and the enzyme glucose.
It was prepared by using the assay reagent for determining the cell size. Color reagent is 4-chloronaphthol
As a 25 mg / ml acetone solution, put a spot on the filter paper and leave it to dry.
I let you. Then a solution of glucose oxidase in phosphate buffer and horseradish
Dried on filter paper with a solution of oxidase (Sigma; St. Louis, MO) 4
Mottled areas containing chloronaphthol were spotted. Glucose oxy
The concentration of dase is such that the chromogenic reaction proceeds at different rates between each wet region.
To choose. Open the test by adding a buffer solution containing glucose to the injection hole.
Startedresult
As soon as the sample is added, the fluid will pass through all wettable areas by capillary action.
Then, the color started to develop. The speed was monitored using a light transmission device. Each wet
The vulnerable area was monitored independently.
Example 5
Glucose using the disposable devices and reagents as described in Examples 3 and 4
I made a test device. The wet base layer has a pattern of hydrophobic ink on the floor of the capillary channel.
I have printed the code. When a buffer solution containing glucose is added, the flow path
The hydrophobic ink portion of the tract was filled. Insert this instrument through the hole in the center of the instrument.
And attached to a rotating means (eg Dremel tool). When centrifugal force is applied to the device,
The force caused the sample to cross the hydrophobic channel portion and enter the holding region of the channel. Centrifugal force
Release, the solution moves up the flow path and into the reagent area where the glucose determination
The reaction started.
Add whole blood sample to the sample wick as described above for the buffered glucose solution.
The blood separation was performed in the device. When centrifugal force is applied, blood cells separate
, Beyond the hydrophobic channel
Moved to the bottom of the channel. When the centrifugal force is released, the plasma separates from the blood cells that are densely packed and the supernatant
Then, move up to enter the reagent part of the test, where the glucose determination reaction begins.
wait.
Example 6
The disposable material is made by using the film material as the first or base layer
It was This film can also be used as the third or top layer. The top layer
After cutting with a laser and assembling the device, the capillary inlet port and outlet port
I made two holes to serve as a boot. Screen print an aqueous adhesive on the bottom of the third layer
However, the area connecting the two holes is left unprinted to define the sides of the capillary channel.
It The bottom surface of the third layer becomes the top surface of the capillary channel. The adhesive was cured and the base layer was printed
Put it on the material. Appropriate pressure is applied to bond the base layer, which causes the bottom of the capillary channel to
Form a surface.
Positioning the porous support on the top surface of the top layer, substantially above the capillary flow path outlet,
The outlet allows fluid flow to and from the porous support. Porous support for assay reagents
Can be immobilized on a porous support either before or after attaching the body to the film
.
Example 7
The disposable was made substantially according to the technique described in Example 6, but with the adhesive first.
The only difference is that it was applied to both the layer and the third layer.
Example 8
The disposable was made substantially according to the technique described in Example 6, but with suitable release paper.
And a double-sided adhesive material having a cut for defining the side surface of the capillary flow path, the first layer
Alternatively, the only difference is that the intermediate layer is formed by sticking to either the third layer. An example
For example, peel off the release paper from one side of the adhesive material, overlay it on the base layer, align it, and apply pressure.
Add. Then peel off the second release paper and align the third layer over the adhesive.
Then, pressure is applied to complete the production of the capillary channel.
For the expert, the concept of the present invention is that various assay formats, analytes, labels, and instruments are used.
It will be appreciated that it can be applied to materials. The embodiment described here utilizes subsurface flow.
It is intended as an example, rather than as a limitation of the test instrument used. This
Thus, the description of the present invention is not intended to limit the invention to the particular embodiments disclosed.
Not as described above, but also as described above and in the scope of patent claims below.
, All equivalents and content originated
It is intended to be included within the range of light.
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ルーミス,ニール・ダブリユ
アメリカ合衆国、ウイスコンシン・53403、
ラシーン、サウス・ウイスコンシン・アベ
ニユー・1730
(72)発明者 モリシ,ローラ・エス
アメリカ合衆国、イリノイ・60013、キヤ
リー、バー・オーク・サークル・813
(72)発明者 ミユツタータイズ,アンドリユー・ジエイ
アメリカ合衆国、イリノイ・60060、マン
ダレイン、カントリーサイド・ハイウエ
イ・738
(72)発明者 パーソンズ,ロバート・ジー
アメリカ合衆国、イリノイ・60048、グリ
ーン・オークス、ウイツカム・コート・
1621
(72)発明者 パツトマン,ジル・エム
アメリカ合衆国、イリノイ・60073、ラウ
ンド・レイク・ビーチ、イボンヌ・コー
ト・210
(72)発明者 ロペラ,ポール・ジエイ
アメリカ合衆国、ウイスコンシン・53405、
ラシーン、オーク・ツリー・レーン・3485
(72)発明者 スカピラ,トーマス・ジー
アメリカ合衆国、ウイスコンシン・53104、
ブリストル、ワンハンドレツドセブンス・
ストリート・21616
(72)発明者 シーゲル,ニール・エイ
アメリカ合衆国、イリノイ・60015、デイ
アフイールド、ウイロー・アベニユー・
334
(72)発明者 ワグナー,ブライアン・ケイ
アメリカ合衆国、ウイスコンシン・53233、
ミルウオーキー、ノース・トウエンテイセ
カンド・ストリート・734、ナンバー・5
(72)発明者 バソア,ボブ・オー
アメリカ合衆国、オハイオ・43617、トリ
ード、シユーターズヒル・7014─────────────────────────────────────────────────── ───
Continued front page
(72) Inventor Loomis, Neil Davryu
Wisconsin 53403, USA,
Racine, South Wisconsin Ave
New1730
(72) Inventor Morishi, Laura S
United States, Illinois 60013, Kya
Lee, Bar Oak Circle 813
(72) Inventor Miyutta Tydes, Andrew Jay
United States, Illinois 60060, Mann
Dahrain, Countryside Highway
Lee 738
(72) Inventor Parsons, Robert G.
United States, Illinois 60048, Guri
Earn Oaks, Witcome Court
1621
(72) Inventor Patman, Jill Em
Lau, Illinois 60073, United States
Nd Lake Beach, Yvonne Coeur
To 210
(72) Inventor Lopera, Paul Jei
Wisconsin 53405, USA,
Racine, Oak Tree Lane 3485
(72) Inventor Scapira, Thomas G
Wisconsin 53104, USA,
Bristol, One-Handed Seventh
Street 21616
(72) Inventor Siegel, Neil A.
Illinois 60015, Day, USA
Afield, Willow Avenue
334
(72) Inventor Wagner, Brian Kay
Wisconsin 53233, USA,
Milwaukee, North Towente
Cand Street 734, Number 5
(72) Inventor Basoa, Bob Oh
United States, Ohio 43617, Tori
7025